A. POROS UTAMA IV. ANALISIS TEKNIK Menurut Sularso dan K. Suga (1997), untuk menghitung besarnya diameter poros yang digunakan adalah dengan menentukan daya rencana Pd (kw) dengan rumus : Pd = fcp (kw)... (5) dimana : P = Daya nominal out put dari motor penggerak (kw). fc = Faktor koreksi diambil dari tabel faktor koreksi daya (Tabel 3). Tabel 3. Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan, fc Daya yang akan ditransmisikan fc Daya rata-rata yang diperlukan 1.2 2.0 Daya maksimum yang diperlukan 0.8 1.2 Daya normal 1.0 1.5 Untuk menghitung momen puntir atau disebut juga momen rencana (T) dapat digunakan persamaan sebagai berikut: ( T /1000)(2πn1 / 60) Pd =... (6) 102 sehingga : T Pd n 5 = 9.74 10 (kg.mm)... (7) 1 Besarnya tegangan geser yang diijinkan (τ a ) dapat dihitung dengan persamaan : τ = τ /( sf ) 1 sf 2...(8) a b dimana : τ a = Tegangan geser yang diijinkan (kg.mm) τ b = Kekuatan tarik (kg/mm 2 ) sf 1 = Faktor keamanan dari faktor kelelahan puntir, harga 5.6 bahan SF dan 6.0 bahan S-C 25
sf 2 = Faktor bentuk fisik karena pengaruh konsentrasi tegangan dan kekasaran permukaan dengan harga 1.3 sampai 3.0 Dari persamaan di atas diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros yaitu : d s 5.1 = KtCbT τ a 1/ 3... (9) dimana : d s = Diameter poros (mm) K t C b = Faktor keamanan oleh pengaruh keadaan momen puntir, besarnya antara 1.0 sampai 3.0 = Faktor pengaruh beban adanya beban lentur oleh transmisi lain, besarnya antar 1.2 sampai 2.3, bila tidak ada, Cb = 0 Poros yang digunakan berfungsi untuk menyalurkan daya sebesar 3 hp dengan rpm maksimum enjin (n 1 ) 6000. Beban yang diterima oleh poros berupa beban puntir, maka : P = 3 hp x 0.746 = 2.2 kw Daya rencana : Pd = 1 x 2.2 = 2.2 kw Momen puntir : T = 9.74 x 10 5 x = 357.1 kg.mm 2.2 6000 Bahan poros adalah baja difinis dingin (S45C), alasan pemakaian adalah poros dapat dibubut, digerinda, dan perlakuan lainnya. Bahan ini memiliki kekuatan tarik σ b tegangan geser yang diijinkan : = 58 kg/mm 2, dengan Sf 1 = 6 dan Sf 2 = 2, maka τ a = 58 = 4. 8 kg/mm2 6 2 26
Faktor koreksi untuk momen puntir adalah Kt =1.5 dan beban dikenakan secara halus dengan faktor lenturan adalah Cb = 2. Dari nilai-nilai tersebut diameter poros dapat ditentukan : d s =.1 4.42 5 1/3 = 10.7 mm 1.5 2 595. 2 Dari hasil perhitungan diameter poros minimal 10.7 mm. Dapat dibulatkan menjadi 12 mm sehingga cukup aman dalam penggunaannya. B. POROS RODA Dari putaran enjin n 1 = 6000 rpm direduksi oleh reduction gear yang memiliki efisiensi penyaluran tenaga sebesar 99 %. Perbandingan rasio reduksi yang dimiliki worm gear adalah 1 : 20, maka putaran poros roda penyiang setelah melalui pereduksian adalah : n 2 = n1 20 6000 1 n 2 = 20 = 300 rpm 1...... (10) Daya yang disalurkan setelah melalui worm gear adalah : P 2 = 99 % x 2.2 (kw) = 2.178 kw Daya rencana : Pd = 1 x 2.178 = 2.178 kw Momen puntir : T = 9.74 x 10 5 2.178 x = 7071.2 kg.mm 300 27
Tegangan geser yang diijinkan : τ a = 58 = 4.48 kg/mm2 6 2 Faktor koreksi untuk momen puntir adalah Kt = 1.5 dan beban dikenakan secara halus dengan faktor lenturan adalah Cb = 2. Dari nilai-nilai tersebut diameter poros dapat ditentukan :.1 d s = 1.5 2 7071.2 4.8 5 1/3 = 28.2 mm Dari hasil perhitungan diameter poros minimal 28.2 mm. Dapat dibulatkan menjadi 30 mm sehingga cukup aman dalam penggunaannya. C. TORSI ENJIN P = T x ω..... (11) T = ω P..... (12) Dimana : T = Torsi (N.m) P = Daya (Watt) ω = Kecepatan sudut (rad/s) Dari persamaan 12 di atas torsi yang dihasilkan oleh enjin: Daya enjin (P) = 2.2 kw = 2200 Watt Putaran enjin (n) = 6000 rpm Kecepatan sudut (ω 1 ) = 2 x π x n... (13) 2 3.14 6000 = 60 = 628 rad/s 2200 Torsi (T 1 ) = 628 = 3.5 N.m 28
D. TORSI RODA PENYIANG Untuk menghitung torsi roda penyiang, putaran poros kedua (poros roda penyiang) harus diketahui : Putaran poros enjin (n 1 ) = 6000 rpm Perbandingan rasio reduction gear = 1:20 Dari persamaan 10 untuk menghitung putaran poros roda penyiang setelah mengalami pereduksian didapat : 6000 1 n 2 = 20 = 300 rpm Kecepatan sudut pada poros kedua adalah : ω 2 = 2 x π x n 2 = 2 x (3.14) x (300) 1884 = = 31.4 rad/s 60 Torsi yang dihasilkan pada roda penyiang T 2 dengan efisiensi (η) penyaluran tenaga reduction gear sebesar 99 % dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : T 2 x ω 2 = η x T 1 x ω 1 (14) η T1 ω1 T 2 =... (15) ω 2 99 % 3.5 628 = 31.4 = 69.3 N.m E. TORSI PENYIANGAN Besarnya torsi penyiangan dipengaruhi luas permukaan sentuh alat (Gambar 7). Torsi penyiangan harus lebih kecil dari torsi yang tersedia pada poros roda. Dengan mengambil beban pembajakan spesifik untuk lahan sawah pada Lampiran 6, untuk jenis tanah lathosol (sawah basah) yaitu sebesar 0.781 kg/cm 2 maka kebutuhan torsi pada saat penyiangan dapat diketahui yaitu : 29
20 mm 20 mm Gambar 7. Luas bidang sentuh pisau untuk penyiangan Beban Pembajakan spesifik = 0.781 kg/cm 2 Luas permukaan sentuh pisau = 2 cm x 2 cm x 4 = 16 cm 2 (untuk satu pisau) Beban pembajakan 1 roda = 0.781 kg/cm 2 x 16 cm 2 = 12.49 kg Maka besarnya torsi untuk penyiangan untuk 2 roda adalah : T = 2 x 12.49 x r = 4996 kg.mm = 48.9 N.m Dari hasil perhitungan didapat bahwa besarnya torsi yang diperlukan untuk penyiangan adalah 48.9 N.m. Hasil ini menunjukan bahwa torsi yang dibutuhkan lebih kecil dibanding torsi yang tersedia. 30