RANCANG BANGUN MESIN PENGAYAK PASIR SISTEM ROTARY (POROS) Diajukan untuk memenuhi persyaratan Memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md) Program Studi DIII Teknik Mesin Disusun Oleh : MUHAMMAD ADI SAPUTRA I8617025 PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2020
ii
ii
KATA PENGANTAR Puji syukur alhamdulillah penulis panjatkan kepada Allah SWT karena atas rahmat dan hidayah-nya penulis mampu menyelesaikan proyek akhir dengan judul Rancang Bangun Mesin Pengayak Pasir Sistem Rotary (Poros) ini dengan baik dan lancar. Hal ini ditempuh sebagai salah satu cara untuk menambah ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya dalam bidang Teknik Mesin. Proyek akhir merupakan salah satu mata kuliah wajib yang harus ditempuh oleh mahasiswa Diploma Tiga Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret sebagai syarat kelulusan dalam menempuh perkuliahan. Pelaksanaan proyek akhir ini selanjutnya dilaporkan dalam bentuk laporan sebagai pertanggungjawaban kepada pihak program studi. Selama proses pelaksanaan proyek akhir maupun proses penulisan laporan proyek akhir tentunya tidak terlepas dari dukungan dan bantuan dari semua pihak, oleh karena itu penulis ucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Budi Santoso, S.T., M.T. selaku Kepala Program Studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta 2. Bapak Raymundus Lulus Lambang, G.H., S.T., M.T. selaku Koordinator Tugas Akhir Program Studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta 3. Bapak Rendy Adhi Rachmanto, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I dari penulis 4. Bapak Teguh Triyono, S.T., M.Eng. selaku dosen pembimbing II dari penulis 5. Seluruh Dosen, Laboran, dan Karyawan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta 6. Seluruh keluarga terkhusus untuk ayah dan ibu yang senantiasa memberikan doa, dukungan dan motivasi sehingga penulis mampu menyelesaikan perkuliahan dan proyek akhir ini iii
7. Seluruh sahabat yang selalu memberikan semangat kepada penulis sehingga penulis mampu menyelesaikan perkuliahan ini 8. Seluruh rekan seperjuangan mahasiswa Diploma III Teknik Mesin angkatan 2017 9. Semua pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya proyek akhir dan penyusunan laporan ini. Sebagai penutup, penulis menyadari tidak ada yang sempurna di dunia ini. Oleh karena itu, penulis memohon maaf apabila dalam pelaksanaan serta laporan proyek akhir ini masih terdapat kesalahan dan kekurangan, serta penulis meminta kritik dan saran yang membangun untuk kesempurnaan laporan proyek akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga proyek akhir ini dan laporan yang telah terselesaikan dapat bermanfaat bagi semua pihak dan dapat dipergunakan sebagaimana mestinya. Surakarta, 25 Juli 2020 Penulis iv
RANCANG BANGUN MESIN PENGAYAK PASIR SISTEM ROTARY (POROS) Oleh: Muhammad Adi Saputra ABSTRAK Poros merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk meneruskan daya dan menerima beban lentur dari sumber daya ke yang digerakkan. Poros yang terdapat pada judul proyek akhir ini adalah poros horizontal yang berjenis poros transmisi. Poros transmisi ini dirancang pada mesin pengayak pasir untuk membantu menopang dan memutar ayakan pasir. Proses pembuatan poros transmisi ini diawali dengan proses perencanaan yang meliputi desain gambar serta perhitungan untuk menentukan komponen bahan dan diameter poros yang digunakan, setelah proses perancangan telah selesai lalu dilakukan proses pembuatan poros. Pada proses pembuatan poros mesin yang digunakan adalah mesin bubut, setelah menghitung berapa diameter poros yang dibutuhkan, kemudian diameter poros dibubut sesuai dengan diameter yang dibutuhkan. Kata Kunci : Poros transmisi, pengayak pasir, sistem rotary. v
DESIGN AND BUILD SAND SIEVING MACHINE WITH ROTARY SYSTEM (SHAFT) By: Muhammad Adi Saputra ABSTRACT Shaft is one of the elements of the machine that functions to carry on the power and receive flexible loads from the power source to the device being driven. The shaft contained in the title of this final project is a horizontal shaft type axle shaft, axle shaft is a shaft that is usually installed as a connecting wheel or known as connecting axles, which sometimes do not get twisted loads, may not even rotate. This horizontal shaft is designed on a sand sieving machine to help prop up and rotate the sand sieve. The horizontal shaft manufacturing process begins with the planning process which includes the design of drawings and calculations to determine the component components and diameter of the shaft used, after the design process has been completed then the process of making the shaft. In the process of making an engine shaft used is a lathe, after calculating how much the diameter of the shaft is needed, then the diameter of the shaft is turned in accordance with the required diameter. Keywords: Transmission shaft, sand sieving machine, rotary system. vi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL...i LEMBAR PENGESAHAN...ii KATA PENGANTAR...iii ABSTRAK...v DAFTAR ISI...vii DAFTAR GAMBAR...x DAFTAR TABEL...xii DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL...xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang...1 1.2 Perumusan Masalah...2 1.3 Batasan Masalah...3 1.4 Tujuan...3 1.5 Manfaat...3 1.6 Sistematika Penulisan...3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Mesin Pengayak Pasir Sistem Rotary...5 2.2 Daya...5 2.3 Rantai dan Sprocket...6 2.3.1 Rantai...6 2.3.2 Sprocket...15 2.4 Poros...15 2.5 Statika Struktur...20 2.5.1 Gaya Luar...21 2.5.2 Gaya Dalam...21 2.5.3 Tumpuan...22 vii
BAB III PERENCANAAN 3.1 Tahapan Perencanaan...24 3.2 Sketsa Mesin...28 3.2.1 Cara Kerja Mesin...28 3.2.2 Bagian Mesin...29 3.3 Perhitungan...36 3.3.1 Perhitungan Daya...36 3.4 Pemilihan Sistem Transmisi...37 3.5 Perancangan Bagian Mesin...38 3.5.1 Perhitungan Reduksi Kecepatan...38 3.6 Perhitungan Poros...38 3.6.1 Mencari Gaya Pada Poros...39 3.6.2 Kesetimbangan Gaya Luar...41 3.6.3 Menentukan Diameter Poros...44 BAB IV PROSES PRODUKSI 4.1 Perencanaan Pengerjaan Bagian Mesin...46 4.1.1 Perencanaan Proses Produksi Poros...46 4.1.2 Perencanaan Proses Produksi Penjepit Luar...49 4.1.3 Perencanaan Proses Produksi Penjepit Dalam...51 4.2 Perhitungan Waktu Permesinan...55 4.2.1 Perhitungan Waktu Pemotongan...55 4.2.2 Perhitungan Waktu Pembubutan...56 4.2.3 Perhitungan Waktu Pengelasan...59 4.2.4 Perhitungan Waktu Pengeboran...59 4.3 Perhitungan Biaya...61 4.3.1 Biaya Bahan...61 4.3.2 Biaya Permesinan...62 4.3.3 Biaya Pengerjaan...62 4.3.4 Biaya Total...63 viii
4.4 Biaya total pembuatan mesin pengayak pasir sistem rotary...63 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan...64 5.2 Saran...64 LAMPIRAN ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Rantai dan sprocket...7 Gambar 2.2 Rantai berbentuk lonjong dan kotak...7 Gambar 2.3 Detachable chain dan closed joint chain...8 Gambar 2.4 Silent chain...8 Gambar 2.5 Block or bush chain...9 Gambar 2.6 Bush roller chain...9 Gambar 2.7 Pembebanan torsi dan momen bending pada poros...16 Gambar 2.8 Prinsip statika keseimbangan...21 Gambar 2.9 Reaksi tumpuan roll...22 Gambar 2.10 Reaksi tumpuan sendi...23 Gambar 2.11 Reaksi tumpuan jepit...23 Gambar 3.1 Bagan proses perencanaan produksi...24 Gambar 3.2 Rancangan mesin pengayak pasir sistem rotary...29 Gambar 3.3 Rumah bearing...30 Gambar 3.4 Poros...30 Gambar 3.5 Rantai dan sprocket...31 Gambar 3.6 Motor listrik...31 Gambar 3.7 Flexible kopling...32 Gambar 3.8 Speed reducer...32 Gambar 3.9 Corong kerikil...33 Gambar 3.10 Penutup mesh...33 Gambar 3.11 Ayakan pasir...34 Gambar 3.12 Roda penyangga...34 Gambar 3.13 Rangka...35 Gambar 3.14 Corong pasir...35 Gambar 3.15 Skema pembebanan poros...38 Gambar 3.16 Diagram benda bebas...41 x
Gambar 3.17 Reaksi gaya vertikal poros...42 Gambar 3.18 Shear force diagram (SFD)...43 Gambar 3.19 Bending momen diagram (BMD)...43 xi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Karakteristik roller chain...10 Tabel 2.2 Faktor keamanan dari rantai...11 Tabel 2.3 Daya yang ditransmisikan...11 Tabel 2.4 Jumlah gigi pinion...12 Tabel 2.5 Penggolongan bahan poros...18 Tabel 2.6 Rekomendasi nilai Km dan Kt...20 Tabel 4.1 Kode urutan proses pengerjaan...46 Tabel 4.2 Langkah pengerjaan pembuatan poros...47 Tabel 4.3 Langkah pengerjaan pembuatan penjepit luar...49 Tabel 4.4 Langkah pengerjaan pembuatan penjepit dalam...52 Tabel 4.5 Biaya bahan...61 Tabel 4.6 Biaya permesinan...62 Tabel 4.7 Biaya pengerjaan...62 Tabel 4.8 Biaya total...63 Tabel 4.9 Biaya keseluruhan pembuatan mesin pengayak pasir sistem rotary...63 xii
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL Notasi Keterangan Satuan M Massa Kg W Berat N N Kecepatan Putar rpm P Daya Watt,Hp D Diameter mm L panjang mm Sf Safety Factor - Tc Centrifugal Tension N T Torsi Nm Π Phi - F Gaya N V Kecepatan m s G Percepatan Grafitasi (m/s 2 ) A Percepatan (m/s 2 ) ω Kecepatan Sudut (Rad/s) α Percepatan sudut (Rad/s 2 ) Σ maximum safe stress (Mpa= N/m 2 ) Τ Tegangan geser (Mpa= N/m 2 ) S Jarak m RBy Resultan gaya N RCy Resultan gaya N M Momen Nmm xiii