DISAIN MESIN PENGANGKUT SAMPAH PADA SUNGAI

Transkripsi

1 PROS ID I NG 0 1 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK DISAIN MESIN PENGANGKUT SAMPAH PADA SUNGAI Ahmad Yusra Aminy Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 10 Tamalanrea - Makassar, ahmadyusrana@yahoo.co.id Abstrak Perkembangan teknologi yang semakin berkembang pesat dewasa ini telah mampu menyentuh seluruh aspek kehidupan masyarakat, dari perkotaan sampai pedesaan. Berbagai program telah diterapkan oleh pemerintah Indonesia untuk membawah masyarakat kekondisi tersebut, salah satunya mendorong pengembangan teknologi tepat guna di berbagai bidang, seperti pengadaan sarana dan prasarana untuk kepentingan masyarakat dan demi terciptanya lingkungan yang bersih. Sampah adalah suatu bahan yang terbuang atau dibuang dari sumber aktivitas manusia maupun proses alam. Sampah merupakan masalah disemua negara di dunia, sampah ada yang mudah terurai ada juga yang sulit terurai sehingga berpotensi menimbulkan pencemaran tanah dan air, yang tentunya akan bermasalah dengan kesehatan lingkungan di sekitarnya dalam jangka waktu yang panjang. Namun yang menjadi masalah besar disini yaitu sungai sebagai urat nadi lingkungan yang harusnya dipelihara dengan baik, kadang dijadikan tempat sampah bersama oleh masyarakat yang bermukim disekitar sungai. Hal tersebut dapat menimbulkan polemik banjir, dan berbagai penyakit sehingga perlu perhatian seriu suntuk membersihkannya. Berdasarkan hal tersebut diatas maka kami tertarik untuk merancang bangun sebuah mesin pengangkut sampah pada sungai untuk membantu pemerintah dalam hal penanganan sampah pada sungai yang menimbulkan polemik banjir tiap tahun. Mesin Pengangkut Sampah pada sungai merupakan alat yang bekerja mengangkut sampah yang terapung pada permukaan sungai kemudian memindahkannya kebak sampah yang telah disediakan. Alat ini dipasang pada pintu air dan menggunakan bucket conveyer sebagai pengangkut sampah yang terapung pada permukaan sungai yang dilengkapi belt conveyer sebagai pembawah sampah ketempat yang telah disediakan. Sebelum melakukan rancang bangun mesin, terlebih dahulu membuat desain alat mesin dan mengolah data-data pendukung dari pada rancang bangun yang akan dilakukan. Kata kunci: alat pembersih,sampah sungai,bucket conveyor PENDAHULUAN Perkembangan teknologi yang semakin berkembang pesat dewasa ini telah mampu menyentuh seluruh aspek kehidupan masyarakat, dari perkotaan sampai pedesaan. Berbagai program telah diterapkan oleh pemerintah Indonesia untuk membawa masyarakat ke kondisi tersebut, salah satunya mendorong pengembangan teknologi tepat guna di berbagai bidang, seperti pengadaan sarana dan prasarana untuk kepentingan masyarakat dan demi terciptanya lingkungan yang bersih. Sampah adalah suatu bahan yang terbuang atau dibuang dari sumber aktivitas manusia maupun proses alam. Sampah merupakan masalah disemua negara di dunia, sampah ada yang mudah terurai ada juga yang sulit terurai sehingga berpotensi menimbulkan pencemaran tanah dan air, yang tentunya akan bermasalah dengan kesehatan lingkungan di sekitarnya. Namun yang menjadi masalah besar di sini yaitu sungai sebagai urat nadi lingkungan yang harusnya dipelihara dengan baik, kadang dijadikan tempat sampah bersama oleh masyarakat yang bermukim disekitar suangai. Hal tersebut dapat menimbulkan polemik banjir dan berbagai penyakit, sehingga perlu perhatian serius untuk membersihkannya. Sampah yang dibuang di sungai dapat mengakibatkan pendangkalan sehingga akan berpotensi menyumbat aliran sungai, akibatnya aliran sungai akan terhambat, jika datang hujan sungai tersebut akan meluap dan menyebabkan banjir. Sekarang ini sudah terbukti, dihampir semua kota besar di Indonesia akan tampak aneh jika dimusim hujan tidak terjadi banjir. Volume 6 : Desember 01 Group Teknik Mesin ISBN : TM1-1

2 Desain Mesin Pengangkut Sampah Ahmad Yusran Aminy Berdasarkan hal tersebut, maka kami tertarik untuk membuat sebuah mesin yang dapat membantu mengatasi masalah pemerintah dalam hal penanganan sampah pada sungai, yaitu dengan mendesain mesin pengangkut sampah yang dapat ditempel pada perahu dan mudah untuk dioperasikan. Oleh karena dana penelitian yang disiapkan dalam penelitian ini terbatas maka desain mesin pengangkut sampah ini didesain dalam kapasitas angkut yang kecil. Prinsip Kerja Alat Mesin pengankut sampah pada sungai menggunakan bucket conveyor sebagai pengangkut sampah yang mengapung di atas permukaan sungai. Sampah yang terangkut diangkat ke atas dan dibuang ke conveyor yang posisinya melintang di bawah posisi bucket conveyor, selanjutnya conveyer membawa sampah pada wadah penampung di tepi sungai. Belt Conveyor Belt Conveyor pada dasarnya mernpakan peralatan yang cukup sederhana. Alat tersebut terdiri dari sabuk yang tahan terhadap pengangkutan benda padat. Sabuk yang digunakan pada Belt conveyor ini dapat dibuat dari berbagai jenis bahan misalnya dari karet, plastik, kulit ataupun logam yang tergantung dari jenis dan sifat bahan yang akan diangkut. Untuk mengangkut bahan -bahan yang panas, sabuk yang digunakan terbuat dari logam yang tahan terhadap panas. (Thayab, Awaluddin. 004) Daya yang dibutuhkan untuk memutar belt conveyor N = F c (L+t f )(Q+3.6 q belt v b ) 367 Dimana; F c = Faktor gesekan L = jarak lintasan (m) t f = konstanta gesekan yang dinyatakan dalam meter Q = kapasitas (ton/jam) q belt = massa persatuan panjang akibat belt conveyor (kg/m) v b = kecepatan belt (m/s) Poros Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan utama dalam dalam transmisi itu dipegang oleh poros. Poros digunakan untuk meneruskan daya. Dalam perencanaan alat pembersih sungai poros yang akan digunakan adalah jenis spindle. Poros transmisi yang relative pendek, seperti poros utama mesin perkakas, di mana beben utamanya adalah puntiran, di sebut spindle. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti (Sularso, 1991). Poros Dengan Beban Puntir Jika poros yang akan direncanakan tidak mendapat beban lain kecuali torsi, maka diameter poros tersebut dapat lebih kecil dari pada yang dibayangkan. Meskipun demikian, jika diperkirakan akan terjadi beban berupa lenturan, takikan atau tekanan, maka dengan adanya pembebanan tersebut perlu diperhitungkan dalam faktor keamanan yang diambil. Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak, maka berbagai macam faktor keamanan biasanya dapat diambil dalam perencanaan, sehingga koreksi pertama dapat diambil kecil. Jika faktor koreksi adalah f c,maka daya rencana P d sebagai patokan (Sularso, 1991). P d = ƒ c P (kw) Jika momen puntir (momen rencana) adalah T (kg.mm) (Sularso, 1991) maka: P d = (T 1000 )(πn 1 0) 10 (kw) Sehingga: T = 9,74 x 10 5 P d n 1 (kg.cm) ISBN : Group Teknik Mesin Volume 6 : Desember 01 TM1 -

3 PROS ID I NG 0 1 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK Bila momen rencana T (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros d s (mm) maka tegangan geser τ (kg/mm ) yang terjadi (Sularso, 1991) adalah: τ = T = 5,1T (πd 3 s /16) d3 (kg/mm ) s Selanjutnya perlu ditinjau jika poros tersebut diberi alur pasak atau dibuat bertangga, Karena pengaruh konsentrasi tegangan cukup besar. Pengaruh kekerasan permukaan juga harus diperhatikan. Untuk memasukkan pengaruh-pengaruh ini dalam perhitungan perlu diambil faktor yang dinyatakan sebagai Sf dengan harga sebesar 1,3-3,0 (Sularso, 1991). Dari hal-hal diatas maka besarnya τ a dapat dihitung dengan τ a = σ B / (Sƒ 1 x Sƒ ) (kg/mm ) Dari persamaan diatas diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros d s (Sularso, 1991) sebagai berikut: d s = [ 5,1 τ a K, C, T] 1/3 (mm) Poros Dengan Beban Lentur Murni Sebagai contoh gandar dari kereta tambang dan kereta rel tidak dibebani dengan puntiran melainkan mendapat pembebanan lentur saja. Jika beban pada satu gandar didapatkan sebagai ½ dari berat kendaraan dengan muatan maksimum dikurangi berat gandar dan roda σ a M 1 = M 1 Z ( π = 10, M 1 3 )d s 3 d3 (kg/mm ) s d s = [ 10, σ a M 1 ] 1/3 (mm) Rumus perencanaan gandar diberikan dalam JIS E4501. M 1 = (j g) W/4 (kg.mm) M = α v M 1 (kg.mm) P = α L W (Kg) Q o = P (h/j) (Kg) R o = P (h + r)/g (Kg) M 3 = Pr + Q 0 (a + l) R 0 [(a + l) (j g)/] Dari hal-hal tersebut diatas maka dapat disimpulkan d s [ 10, m (M σ 1 + M + M 3 ] 1/3 (mm) wb σ b = [ 10,m (M 1+M +M 3 d s 3 ] (kg/mm ) n = σ wb σ b 1(kg/mm ) Poros Dengan Beban Lentur Dan Puntir Poros pada umumnya meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi dan rantai. Dengan demikian poros tersebut mendapat beban puntir dan lentur sehingga pada permukaan poros akan terjadi tegangan geser τ = (T/Z p) karena momen puntir T dan tegangan σ = (M/Z) karena momen lentur. Untuk bahan yang liat seperti poros dapat dipakai teori tegangan geser maksimum (Sularso, 1991). τ max = σ +4τ 3 3 Pada poros yang pejal dengan penampang bulat, σ = 3/πd s dan τ = 16T/πd s sehingga τ max = (5,1/d 3 s ) M + T Volume 6 : Desember 01 Group Teknik Mesin ISBN : TM1-3

4 Desain Mesin Pengangkut Sampah Ahmad Yusran Aminy Dengan mengingat macam bahan, sifat beban ASME menganjurkan suatu rumus untuk menghitung diameter poros secara sederhana dimana sudah dimasukkan pengaruh kelelahan karena beban berulang (Sularso, 1991). τ max = (5,1/d s 3 ) (K m M) + (K 1 T) Ada suatu cara perhitungan yang popular dimana dicari lebih dahulu momen puntir ekivalen yang diperoleh dengan teori tegangan normal maksimum. Selanjutnya diameter poros ditentukan dengan menganggap bahwa kedua momen diatas seolah-olah dibebankan pada poros secara terpisah. Dari kedua hasil perhitungan ini kemudian dipilih harga diameter yang terbesar. Namun demikian pemakaian rumus ASME lebih dianjurkan dari pada metoda ini (Sularso, 1991). d s [(5,1 / τ a ) (K m M) + (K t T) ] 1 3 (m) Jika d s adalah diameter poros (mm), θ defleksi puntiran ( o ), l panjang poros (mm), T momen puntir (kg.mm), dan G modulus geser(kg/mm ) (Sularso, 1991) maka: θ = 584 Tl Gd s 4 (ᵒ)) Dalam hal baja G = 8,3 x 10 3 (kg/mm ). Perhitungan θmenurut rumus diatas silakukan untuk memeriksa harga yang diperoleh masih dibawah batas harga yang diperbolehkan untuk pemakaian yang bersangkutan. Bila θ dibatasi sampai 0,5 o untuk setiap meter panjang poros, maka dapat diperoleh persamaan (Sularso, 1991) berikut: 4 d s = 4,1 T (mm) Kekakuan poros terhadap lenturan juga perlu diperiksa. Bila poros baja ditumpu oleh bantalan yang tipis atau bantalan yang mapan sendiri, maka lenturan poros y (mm) dapat ditentukan (Sularso, 1991) sebagai berikut: y = 3,3 x 10 4 Fl 1 l (mm) d s 4 l Dimana d s = diameter poros (mm), l = jarak antar bantalan penumpu (mm), F = beban (kg), l 1 dan l = jarak dari bantalan yang bersangkutan ketitik pembebanan. Bila suatu poros panjang ditumpu secara kaku dengan bantalan atau dengan cara lain, maka lenturannya dapat dinyatakan dengan rumus (Sularso, 1991) sebagai berikut: y = 3,3 x 10 4 Fl 1 3 l 3 (mm) d 4 s l 3 Untuk poros putaran tinggi, putaran kritis sangat penting untuk diperhitungkan pada mesin yang dibuat secara baik, putaran kerja didekat atau diatas putaran kritis sangat berbahaya. Untuk keamanan dapat diambil pedoman secara umum bahwa putaran kerja poros maksimum tidak boleh melebihi 80% putaran kritisnya (Sularso, 1991). Menurut Sularso (1991) bahwa jika berat beban tersebut dinyatakan dengan W (kg), jarak antara bantalan 1(mm) dan diameter poros yang seragam d s (mm), serta penumpunya terdiri atas bantalan tipis atau mapan ssendiri, maka putaran kritis poros tersebut N c (rpm) adalah: N c = 5700 d s l l 1 l W (rpm) Jika bantalan cukup panjang dan poros ditumpu secara kaku, maka putaran kritisnya (Sularso, 1991) adalah: N c = 5700 d s l l l 1 l Wl 1 l (rpm) ISBN : Group Teknik Mesin Volume 6 : Desember 01 TM1-4

5 PROS ID I NG 0 1 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK Bila terdapat benda berputar pada satu poros, maka dihitung lebih dahulu putaran-putaran kritis dari masingmasing benda tersebut. Maka putaran kritis keseluruhan dari sistem N c0 (Sularso, 1991) adalah: 1 N = c0 1 N + 1 c1 N + 1 c N + c3 Bantalan Bantalan adalah elemen mesin yang mampu menumpu poros bebeban, sehingga putaran atau gerakan bolakbaliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh system akan menurun atau tak dapat bekerja secara semestinya. Yang akan dipilih untuk perancangan mesin pengumpul gabah adalah bantalan gelinding. Bantalan gelinding seperti yang terlihat pada gambar 10 mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding yang sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur, elemen seperti bola atau rol dipasang diantara cincin luar dan cincin dalam. Dengan memutar salah satu cincin tersebut, bola atau rol akan membuat gerakan gelinding sehingga gerakan diantaranya akan jauh lebih kecil. Untuk bola atau rol, ketelitian tinggi dalam bentuk dan ukuran merupakan keharusan. Karena luas bidang kontak antara bola atau rol dengan cincinnya sangat kecil maka besarnya beban persatuan luas atau tekanannya menjadi sangat tinggi. Dengan demikian bahan yang dipakai harus mempunyai ketahanan dan kekerasan yang tinggi (Sularso, 1991). METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat. Perancangan alat dilaksanakan pada bulan Agustus s/d Oktober 01 bertempat di Laboratorium Teknologi Mekanik Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. Alat dan Bahan 1. Alat a. Mesin bubut untuk membuat poros. b. Mesin sekrap untuk membuat alur poros. c. Mesin bor untuk membuat lubang d. Gerinda ( tangan dan duduk) e. Gergaji besi untuk memotong material f. Kikir untuk mertakan dan memperbesar lubang g. Mistar/meteran sebagai alat ukur h. Kunci Pas, ( satu set ). Bahan a. Lembaran Acrylic b. Motor penggerak c. Puli d. Sabuk e. Bantalan f. Aluminium Box g. Mur dan baut h. Mur dan baut i. Pilox Volume 6 : Desember 01 Group Teknik Mesin ISBN : TM1-5

6 Desain Mesin Pengangkut Sampah Ahmad Yusran Aminy PEMBAHASAN Hasil Penelitian Pada perencanaan alat ini terdiri dari dua komponen utama yaitu Bucket Conveyor dan Belt Conveor. Adapun perencanaan dan pemilihan elemen mesin yang akan dihitung yaitu daya motor, poros, transmisi roda gigi dan rantai. Perencanaan Bucket Conveyor Dalam perencanaan alat ini, digunakan Bucket Conveyor sebagai alat pengangkut sampah yang terapung pada permukaan sungai dengan panjang rangka bucket conveyor 58 cm dan lebar rangka bucket conveyor 60 cm, dengan sudut kemiringan menanjak β sebesar 68 o. kecepatan putaran yang diinginkan pada bucket conveyor n conv = 10 rpm. dengan kapasitas Q = 900 Kg/jam. Dimensi bucket Material timba pengangkut sampah (bucket) terbuat dari plastik berbentuk setengah lingkaran. Volume bucket = π. r. L b Dimana; L b = 58 cm d = 5,08 cm V = 3,14., = 587,48 cm 3 Berdasarkan volume bucket maka didapat kapasitas yang mampu diangkut sekitar 100 gram tiap bucketnya untuk beragam sampah yang terapung. Dimana jumlah bucket pada coveyor sebanyak (9 buah), berat tiap bucket (10 gram). Bucket yang terisi sampah saat beroperasi: 5 buah Bucket yang kosong : 4 buah Jumlah bucket J b = 9 buah Maka dapat dihitung beban dari bucket W buc = B i. (W b + W s) + B k (W b) B i = jumlah bucket yang berisi sampah B k = jumlah bucket yang kosong W b = berat bucket W s = berat sampah per bucket W buc = 5(10+100)+4(10) = 1580 gram = 1,580 kg Perhitungan daya yang dibutuhkan untuk memutar Bucket Conveyor Kecepatan rantai penggerak bucket v r = p. z buc. n buc (m/s) p = jarak bagi rantai (1,7 mm) z buc = Jumlah gigi sporket (16) n buc = Putaran sporket yang diinginkan (10 rpm) 1, v r = = 0,41 m/s Massa material elevator (A m) Q. t A m = kg v r ISBN : Group Teknik Mesin Volume 6 : Desember 01 TM1-6

7 PROS ID I NG 0 1 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK 0,9. 0,54 = , = 0,39 kg Jumlah bucket yang terisi Massa material tiap bucket A b = A m J b = 0,39 9 = 0,036 kg Tarikan dinyatakan dalam Newton S t = β. A b B s 86. 0,036 = 0,015 = 03,68 N Total massa pada bucket A t = J b.. W b = (9.. 0,1) = 1,8 kg Estimasi massa bucket dan rantai A br = A t. = 1,8. = 3,6 kg Tarikan mula-mula rantai dinyatakan dalam newton S m = [(9,81. A m + S t). f 1] + 0,5 (9,81. A br. f 1) = [(9,81. 0, ,68). 1] + 0,5. (9,81. 3,6. 1) = 06, ,3 = 4,3 N Faktor keamanan untuk aplikasi 1. Batas kekuatan rantai C s = A br. S f = 4,3. 1 = 906,76 N =,906 kn Poros transmisi Pada umumnya poros meneruskan daya melalui rantai yang dpasangkan sprocket di kedua ujungnya. Dengan demikian poros tersebut mendapat beban puntir dan beban lentur. Maka perlu diperhitungkan dalam faktor keamanan yang diambil. Hal ini untuk menentukan diameter poros yang akan direncanakan. Pd = P x f c P = 0,03 Kw f c = 1,5 (dipilih) Pd = 0,03 x 1,5 = 0,048 Diameter poros (Sularso, 1991) adalah: d = [ 5,1 τ K tc b T] 1/3 bahan poros ST 4 dengan tegangan puntir (τ p) σ u = 4 kg/mm 4 τ p = kg/cm, Sf 1 = 6, Sf = Sf 1 Sf τ p = 4 = 3,5 kg/mm 6. C b = 1,,3 diperkirakan akan menjadi beban lentur (Sularso, 1991) = 1,5.. (dipilih) K t = 1,0 1,5 jika terjadi sedikit tumbukan atau kejutan (Sularso, 1991) = 1, (dipilih) Didapat: T = 9,74 x 10 5 x Pd / n buc Volume 6 : Desember 01 Group Teknik Mesin ISBN : TM1-7

8 Desain Mesin Pengangkut Sampah Ahmad Yusran Aminy Dengan n buc = putaran poros bucket conveyor (10 rpm) T = 9,74 x 10 5 x 0,048 / 10 = 389,6 (kgmm) 3 5,1 1,5 1, 389,6 d = 3,5 3 d = 3576,58 3,5 d = 10,07 mm d = 1, 5 cm = 1/ inch.. (disesuaikan ukuran pasaran) Pemilihan bantalan Untuk pemilihan bantalan mengacu pada diameter poros dan beban tarik rantai. Dimana diameter poros yang direncanakan = 1,5 mm, dan besarnya gaya yang terjadi pada bucket conveyor = 4,96 kg m/s Dari data diatas maka dipilih bantalan gelinding tipe jenis terbuka, No Dimana, d = 1 mm D = 3 mm B = 10 mm Kapasitas nominal dinamis spesifik = 535 kg Kapasitas nominal statis spesifik = 305 kg Pemilihan Rantai Penghantar Bucket Daya motor yand direncanakan sebesar 0,03 KW, putaran yang diinginkan pada poros conveyor sebesar 10 (rpm) perencanaan Jarak sumbu sprocket adalah 580 (mm). Dipilih rantai rol no. 40, jumlah gigi sporket kecil yang direncanakan 16 Pd = P x f c P = 0,03 Kw f c = 1,0 (dipilih) Pd = 0,03 x 1,0 = 0,03 Kw Kecepatan rantai penghantar bucket v (m/s): v r = p. z buc. n buc p = 1,7 mm z buc = 16 n buc = 10 rpm 1, v r = = 0,41 m/s Beban rencana rantai penghantar (Fr) 10. Pd Fr = [kg] v r Dimana, Pd adalah daya rencana sebesar 0,03 kw dan v r adalah kecepatan rencana. Sehingga : 10. 0,03 Fr = = 7,96 Kg 0,41 Faktor keamanan (Sf): S f = Batas kekuatan tarik rata rata Beban rencana S f = ,96 = 44,97 6 < 44,97 baik. Jika F u adalah beban maksimum yang diizinkan, maka F r < F u = ( 7,96 kg < 300 kg), yang berarti rantai sangat aman terhadap beban putus. ISBN : Group Teknik Mesin Volume 6 : Desember 01 TM1-8

9 PROS ID I NG 0 1 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK Selanjutnya menghitung panjang rantai (Sularso, Elemen Mesin, Hal: 197) L p = z 1 + z + C P + [(z z 1 )/6,8]² C p Di mana L p : Panjang rantai, dinyatakan dalam jumlah mata rantai z 1 : jumlah gigi sprocket kecil z : jumlah gigi sprocket besar C p : jarak sumbu poros, dinyatakan dalam jumlah mata rantai (dapat berupa bilangan pecahan) C p = C p C = jarak sumbu poros (mm) p = jarak bagi rantai (pitch) (mm) L p = ,7 L p = ,34 + 0,0089 L p = 109, L = 110, No. 40 [(0 16)/6,8]² ,7 Untuk mengakurasi jarak sumbu poros, (Sularso, Elemen Mesin, Hal: 198) C p = 1 4 {(L z 1 + z ) + (L z 1 + z ) C p = {(110 ) + (110 Cp = 1 { ,5} 4 Cp = 45,995 C = C p p C = 45,995 1,7 C = 584,14 (mm) ) 9,86 (z z 1 ) } 9,86 (0 16) } Nomor rantai No. 40, rangkaian tunggal, 110 mata rantai. Jarak sumbu sprocket 584,14 (mm), Jumlah gigi sprocket 16 dan 0. Pemilihan Motor Penggerak Bucket conveyor Berdasarkan hasil perhitungan, daya yang dibutuhkan untuk memutar bucket conveyor sebesar 0,03 kw dan putaran yang diinginkan 10 rpm, maka dipilih motor jenis DC dengan daya 0,07 Kw dengan putaran 1600 rpm (disesuaikan dengan yang ada di pasaran), karena putaran motor lebih besar dari yang direncanakan maka putaran motor di reduksi hingga 10 rpm. Perhitungan Transmisi Roda Gigi dan Rantai Transmisi roda gigi Daya motor 0,07 kw. dengan putaran motor 1600 rpm, dan akan direduksi dengan roda gigi menjadi. Dipilih roda gigi kecil dengan z 1=14, dan roda gigi besar dengan z = 66. d 1 = 110 mm dan d = 5, jarak sumbu poros a = 67,5 mm. Maka dapat diketahui perbandingan antara jumlah gigi pada roda gigi dan pinyon: i = z / z 1 = 66/14 5 Daya rencana Pd = P x f c P = 0,07 Kw f c = 1,0 (dipilih) Pd = 0,07 x 1,0 = 0,07 Kw Volume 6 : Desember 01 Group Teknik Mesin ISBN : TM1-9

10 Desain Mesin Pengangkut Sampah Ahmad Yusran Aminy Menghitung diameter lingkaran jarak bagi sementara 1 = a/(1 + i) d 1 = 67,5/(1 + 5) d 1 =,5 (mm) d = a i/(1 + i) d = 67,5 5/(1 + 5) d = 11,5 (mm) pemilihan modul, m = 1,5, α o = 0 z 1,5/1,5 = 15 z 11,5/1,5 = 75 perbandingan 75 : 15 (1 : 5) i = z / z 1 = 75/15 = 5, roda gigi standar Menghitung diameter lingkaran jarak bagi dan jarak sumbu Diameter lingkaran jarak bagi d 01 = m z 1 d 01 = 1,5 15 d 01 =,5 (mm) d 0 = m z d 0 = 1,5 75 d 0 = 11,5 (mm) Kecepatan keliling v = π d 01 n π, v = v = 1,88 m/s Karena kecepatannya kurang dari 0 m/s maka dapat dihitung faktor dinamisnya 3 f v = 3+1,88 f v = 0,61 Gaya tangensial F t = 10+P d v F t = 10+0,07 1,88 F t = 54,9 (kg) Kekatan tarik, kekerasan permukaan, dan tegangan lentur Pinyon: Kekuatan tarik S35C adalah: B1 = 5 (kgmm ) Kekerasan permukaan sisi gigi: H B1= 187 (rata-rata) Tegangan lentur yang diizinkan, S35C : a1 = 6 (kg/mm ) Roda gigi besar: Kekuatan tarik FC30 adalah: B = 30 (kgmm ) Kekerasan permukaan sisi gigi: H B= 15 (rata-rata) Tegangan lentur yang diizinkan, FC30 : a = 13 (kg/mm ) Besi cor k h = 0,188 (kg/mm ) F H = f v k h d 01 z z 1 + z 75 F H = 0,61 0,188, F H = 4,3 (kg/mm) Jadi harga minimum F min adalah 4,3 kg/mm terhadap F H Sehingga dapat dihitung lebar b b = F t/ F min b = 54,9 / 4,3 1,6 mm b/m = 1,6/1,5 = 8,41 > 10, baik ISBN : Group Teknik Mesin Volume 6 : Desember 01 TM1-10

11 PROS ID I NG 0 1 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK Transmisi Rantai Daya motor yang direncanakan sebesar 0,07 KW, dengan putaran yang telah direduksi dengan roda gigi menjadi 370 (rpm) dan akan direduksi kembali menjadi 10 (rpm) dengan menggunakan rantai rol. Jarak sumbu sprocket adalah 150 (mm) digunakan untuk memutar bucket conveyor. Dipilih rantai rol no. 5, jumlah gigi sporket kecil 1 Data yang didapat P = 0,07 kw, n rg = 370 i = n rg/n buc = 370/10 = 3,08 C = 150 f c = 1,0 P d = 0,07 1,0 = 0,07 (kw) Kecepatan rantai transmisi v tb : v rt = p. z rt. n rt p = 6,35 (mm) z rt = 1 n rt = 370 6, v rt = = 0,4699 m/s Beban rencana rantai penghantar (Fr) 10. Pd Fr = [kg] v rt Dimana, Pd adalah daya rencana sebesar 0,07 kw dan v rt adalah kecepatan rencana. Sehingga : 10. 0,07 Fr = = 15,63 Kg 0,4699 Faktor keamanan (Sf): S f = Batas kekuatan tarik rata rata Beban rencana S f = ,63 = 30,71 6 < 30,71 baik. Jika F u adalah beban maksimum yang diizinkan, maka F r < F u = (15,63 kg < 70 kg), yang berarti rantai aman terhadap beban putus. Selanjutnya menghitung panjang rantai (Sularso, Elemen Mesin, Hal: 197) L p = z 1 + z + C P + [(z z 1 )/6,8]² C p Dimana L p : Panjang rantai, dinyatakan dalam jumlah mata rantai z 1 : jumlah gigi sprocket kecil z : jumlah gigi sprocket besar C p : jarak sumbu poros, dinyatakan dalam jumlah mata rantai (dapat berupa bilangan pecahan) C p = C p C = jarak sumbu poros (mm) p = jarak bagi rantai (pitch) (mm) L p = ,35 L p = + 37, ,54 L p = 60, L = 61, No. 5 [(3 1)/6,8]² ,35 Volume 6 : Desember 01 Group Teknik Mesin ISBN : TM1-11

12 Desain Mesin Pengangkut Sampah Ahmad Yusran Aminy Untuk mengakurasi jarak sumbu poros, (Sularso, Elemen Mesin, Hal: 198) C p = 1 4 {(L z 1 + z ) + (L z 1 + z ) C p = {(61 ) + (61 Cp = 1 { ,136} 4 Cp = 19,4 C = C p p C = 19,4 6,35 C = 1,17 (mm) ) 9,86 (z z 1 ) } 9,86 (3 1) } Nomor rantai No. 5, rangkaian tunggal, 61 mata rantai. Jarak sumbu sprocket 1,17 (mm) Jumlah gigi sprocket 1 dan 3. Perencanaan Belt Conveyor Kecepatan belt conveyor d id. n be v b = (m/s) d id = Diameter idler (6 cm) n be = Putaran belt conveyor yang diinginkan (800 rpm) v b = = 0,667 m/s Perhitungan massa per satuan panjang akibat belt conveyor adalah: q belt = 1,1. B. (δ.i + δ 1 + δ ) = 1,1. 0,15. ((1,5. ) + 1,5 + 1) q bbvelt = 0,85 kg/m Daya yang dibutuhkan untuk memutar belt conveyor N = F c (L + t f )(Q q belt v b ) 367 N = 0,05(0, )(0, ,85 0,667) 367 N = 3,9 367 N = 0,011 kw Perencanaan Poros Belt Conveyor Pada umumnya poros meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi dan rantai. Dengan demikian poros tersebut mendapat beban puntir dan beban lentur. Pada perencanaan ini digunakan transmisi rantai untuk meneruskan daya dari motor penggerak ke bucket conveyor. Pd = P x f c P = 0,013 Kw f c = 1,5 (dipilih) Pd = 0,013 x 1,5 = 0,0195 Diameter poros (Sularso, 1991) adalah: d = [ 5,1 τ K tc b T] 1/3 bahan poros St 4 dengan tegangan punter (τ p) σ u = 4 kg/mm 4 τ p = kg/cm, Sf 1 = 6, Sf = Sf 1 Sf ISBN : Group Teknik Mesin Volume 6 : Desember 01 TM1-1

13 PROS ID I NG 0 1 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK τ p = 4 = 3,5 kg/cm 6. C b = 1,,3 diperkirakan akan menjadi beban lentur (Sularso, 1991) =,0.. (dipilih) K t = 1,0 1,5 jika terjadi sedikit tumbukan atau kejutan (Sularso, 1991) = 1,5 (dipilih) T = 9, P d/n 1 T = 9, ,0195/800 T = 3,74 (kgmm) 3 5,1.,0. 1,5. 3,74 d = d = 363, 3,5 d = 4,7 mm d = 1,5 cm..(disesuaikan) Pemilihan bantalan Untuk pemilihan bantalan mengacu pada diameter poros dan beban tarik rantai. Dimana diameter poros yang direncanakan = 1,5 mm, dan besarnya gaya yang terjadi pada bucket conveyor = 4,96 kg m/s Dari data diatas maka dipilih bantalan gelinding tipe jenis terbuka, No Dimana, d = 1 mm D = 3 mm B = 10 mm Kapasitas nominal dinamis spesifik = 535 kg Kapasitas nominal statis spesifik = 305 kg Pemilihan Motor Penggerak Belt Conveyor Berdasarkan hasil perhitungan, daya yang dibutuhkan untuk memutar belt conveyor sebesar 0,013 kw dan putaran yang diinginkan 800 rpm, maka dipilih motor jenis DC dengan daya 0,08 Kw dengan putaran 1600 rpm (disesuaikan dengan yang ada di pasaran), karena putaran motor lebih besar dari yang direncanakan maka putaran motor di reduksi hingga 800 rpm. Pemilihan Rantai Sebagai Transmisi Belt Conveyor Daya motor yang digunakan sebesar 0,08 (kw), dengan putaran motor 1980 (rpm). Tingkat berikutnya menjadi 800 (rpm) dengan menggunakan rantai rol. Jarak sumbu sprocket adalah 150 (mm) digunakan untuk memutar bucket conveyor. Dipilih rantai rol no. 5, jumlah gigi sporket kecil 15. Data yang didapat P = 0,08 kw, n 1 = 1980 i = n 1/n = 1980/800 =,475 C = 150 f c = 1,0 P d = 0,08 1,0 = 0,08 (kw) Kecepatan rantai penghantar bucket v r : v r = p. z buc. n buc p = jarak bagi rantai (mm) z buc = Jumlah gigi sporket n buc = Putaran sporket 6, v r = =,515 m/s Beban rencana rantai penghantar (Fr) 10. Pd Fr = [kg] v r Dimana, Pd adalah daya rencana sebesar 0,08 KW dan v r adalah kecepatan rencana. Volume 6 : Desember 01 Group Teknik Mesin ISBN : TM1-13

14 Desain Mesin Pengangkut Sampah Ahmad Yusran Aminy Sehingga : 10. 0,08 Fr = = 3,4 Kg,515 Faktor keamanan (Sf): S f = Batas kekuatan tarik rata rata Beban rencana S f = ,4 = 601,85 6 < 601,85 (baik) Jika F u adalah beban maksimum yang diizinkan, maka F r < F u = (3,4 kg < 300 kg), yang berarti rantai aman terhadap beban putus. Selanjutnya menghitung panjang rantai (Sularso, Elemen Mesin, Hal: 197) L p = z 1 + z + C P + [(z z 1 )/6,8]² C p L p : Panjang rantai, dinyatakan dalam jumlah mata rantai z 1 : jumlah gigi sprocket kecil z : jumlah gigi sprocket besar C p : jarak sumbu poros, dinyatakan dalam jumlah mata rantai (dapat berupa bilangan pecahan) C p = C p C = jarak sumbu poros (mm) p = jarak bagi rantai (pitch) (mm) L p = ,35 L p = + 37, ,388 L p = 60, L = 69, No. 5 [(3 1)/6,8]² ,35 Untuk mengakurasi jarak sumbu poros, (Sularso, Elemen Mesin, Hal: 198) C p = 1 4 {(L z 1 + z ) + (L z 1 + z ) C p = {(60 ) + (60 Cp = 1 { ,136} 4 Cp = 18,73 C = C p p C = 18,73 6,35 C = 118,93 (mm) ) 9,86 (z z 1 ) } 9,86 (3 1) } Nomor rantai No. 5, rangkaian tunggal, 60 mata rantai. Jarak sumbu sprocket 118,93 (mm) Jumlah gigi sprocket 1 dan 3. SIMPULAN Dari hasil perencanaan maka dapat disimpulkan sebagai berikut: Dapat dihasilkan sebuah rancang bangun mesin pengangkut sampah pada sungai untuk membantu pemerintah dalam hal penanganan sampah pada sungai yang menimbulkan polemik banjir tiap tahun. Mesin Pengangkut Sampah pada sungai merupakan alat yang bekerja mengangkut sampah yang terapung pada permukaan sungai kemudian memindahkannya ke bak sampah yang telah disediakan. Alat ini dipasang ISBN : Group Teknik Mesin Volume 6 : Desember 01 TM1-14

15 PROS ID I NG 0 1 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK pada pintu air dan menggunakan bucket conveyer sebagai pengangkut sampah yang terapung pada permukaan sungai yang dilengkapi belt conveyer sebagai pembawah sampah ketempat yang telah disediakan. DAFTAR PUSTAKA Ferdinand, L, Singers, dan Andrew Pytel Sterngth Of Material. MGH Singapure. G. Niemann, dan Gustav Elemen Mesin (Terjemahan). Jilid I. Penerbit Erlangga, Jakarta. Indartono, S. Karakteristik Produksi Hingga Performasi Mesin. Jac. Stolk,.C. Kros dan Hendrasin, Abdul Rahman.A Elemen Mesin (Terjemahan). Penerbit Erlangga, Jakarta. Jensen, dan Chenoweth, dan Darwin Sebayang Kekuatan Bahan Terapan (Terjemahan). Penerbit Erlangga, Jakarta. Kiykatsu, Suga dan Sularso Dasar Perencanaan Elemen Mesin (Terjemahan). Penerbit Pradnya Paramita, Jakarta. Mohd. Taib Sutan Sa ti Politeknik Manufaktur Bandung. Penerbit PT. Bale. Bandung. Perkembangan Kebutuhan Bahan Bakar Solar di Indonesia. 16 maret 008. Kompas. Suryadarma Prayoga Teknologi Pengolahan Produk Akhir Jarak Pagar dan Prospek Ekonominya. Diskusi Panel Pengembangan Jarak Pagar Sebagai Sumber Energi, Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Bogor. Bogor. Toshie Okumura, dan Wiryosumarso, H Teknologi Pengelasan Logam. Penerbit Pradnya Paramita, Jakarta. Waluyo M. Slamet Aerodinamika (Seri Teknik Penerbangan). Edisi Pertama. Penerbit Andi. Yogyakarta. White Frank M, 1991, Viscous Fluid Flow.Second Edition, McGraw-Hill Book Company, New York. White Frank M, Fluid Mechanics.Third Edition, McGraw-Hill Book Company, New York. Volume 6 : Desember 01 Group Teknik Mesin ISBN : TM1-15

16 Desain Mesin Pengangkut Sampah Ahmad Yusran Aminy ISBN : Group Teknik Mesin Volume 6 : Desember 01 TM1-16