BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Umum Mesin Penyaring Pasir Mesin penyaring pasir merupakan mesin yang berfungsi sebagai pemisah antara material pasir yang halus dan kasar dalam jumlah yang banyak dan secara kontinyu. Mesin ini menggunakan motor bensin sebagai sumber tenaganya, dan menggerakkan tabung penyaring agar bisa menyaring pasir. Kini mesin penyaring pasir banyak dibutuhkan pengembang bangunan dan industri kecil menengah. Proses penyaringan umunya masih dengan mengunakan tenaga manusia yang akan memakan waktu dan tenaga yang banyak. Mesin penyaring pasir ini untuk memudahkan dan mempercepat proses pemisahan antara material kasar dan halus. 2.2 Prinsip Kerja Sand Filter Rotary Machine Mula-mula motor bensin di hidupkan pada putaran kerjanya yang di hubungkan dengan pulley yang sama besar dengan pulley yang ada di reducer untuk menjaga agar Rpm nya tidak berubah menggunakan v-belt, Rpm motor bensin yang telah diturunkan dengan reducer kemudian diteruskan ke poros penyaring menggunakan pulley yang lebih besar agar putaran poros penyaring lebih rendah. Kemudian meneruskan putaran menuju poros pemipil dengan mengunakan v-belt. Dalam penyaringan mula-mula pasir dimasukan pada hopper kemudian pasir tersaring karena gerakan rotasi tabung penyaring, material kasar seperti batu dan kerikil akan tetap ikut berputar di dalam tabung, karena adanya gaya sentrifugal dan sudut kemiringan tabung material kasar akan bergerak kebawah dan akan jatuh sehingga material halus dan kasar akan terpisah. 4
5 2.3 Kekuatan Rangka Menurut Beer dan Russell (1994) suatu konstruksi atau rangka berfungsi untuk menopang beban atau gaya yang bekerja pada sebuah sistem. Beban tersebut harus ditumpu dan diletakan pada suatu titik tertentu agar dapat bekerja dengan baik. Beberapa peletakan titik tersebut antara lain adalah sebagai berikut: 1. Tumpuan rol, tumpuan yang hanya dapat menerima beban dari arah tegak lurus dengan sumbu saja, seperti yang terlihat pada Gambar 2.1. Gambar 2.1 Tumpuan rol Sumber : Beer dan Russell (1994) 2. Tumpuan sendi, tumpuan yang dapat menahan beban dari arah tegak lusur dan sejajar dengan sumbu, seperti yang terlihat pada Gambar 2.2. Gambar 2.2 Tumpuan sendi Sumber : Beer dan Russell (1994) 3. Tumpuan jepit, tumpuan yang dapat menahan tiga beban yaitu, beban dari arah tegak lurus dengan sumbu, sejajar dengan sumbu dan momen, seperti terlihat pada Gambar 2.3. Gambar 2.3 Tumpuan jepit Sumber : Beer dan Russell (1994) Dalam perhitungan kekuatan rangka akan diperhitungkan gaya luar dan gaya dalam. 1. Gaya luar, adalah gaya yang bekerja diluar konstruksi. Gaya luar dapat berupa gaya vertikal, gaya horizontal, momen lentur dan momen puntir. Pada persamaan statis tertentu untuk menghitung besarnya gaya yang bekerja harus memenuhi syarat kesetimbangan:
6 = 0 = 0 = 0 2. Gaya dalam, adalah gaya yang bekerja didalam konstruksi sebagai reaksi terhadap gaya luar. Reaksi yang timbul antara lain sebagai berikut: a. Gaya normal, adalah gaya yang bekerja searah sumbu balok. Gaya normal akan bernilai positif jika ada gaya tarik seperti terlihat pada Gambar 2.4. Gambar 2.4 Arah gaya normal positif Sumber : Beer dan Russell (1994) Sedangkan gaya normal akan bernilai negatif jika ada gaya desak yang terjadi pada batang, seperti yang terlihat pada Gambar 2.5. Gambar 2.5 Arah gaya normal negatif Sumber : Beer dan Russell (1994) b. Gaya geser, adalah gaya yang bekerja tegak lurus sumbu balok. Gaya geser akan bernilai positif jika berputar searah jarum jam seperti yang terlihat pada Gambar 2.6. Gambar 2.6 Arah geser positif Sumber : Singer dan Andrew (1995)
7 Sedangkan gaya geser bernilai negatif jika berputar berlawanan arah jarum jam seperti yang terlihat pada Gambar 2.7. Gambar 2.7 Arah geser negatif Sumber : Singer dan Andrew (1995) c. Momen lentur, adalah gaya yang mendukung lentur sumbu balok. Momen lentur bernilai positif jika gaya yang terjadi menyebabkan sumbu batang cekung ke bawah seperti yang terlihat pada Gambar 2.8. Gambar 2.8 Arah momen lentur Positif Sumber : Singer dan Andrew (1995) Momen lentur bernilai negatif jika gaya yang terjadi menyebabkan sumbu batang cekung ke atas seperti yang terlihat pada Gambar 2.9. Gambar 2.9 Arah momen lentur negatif Sumber : Singer dan Andrew (1995)
8 d. Momen Di samping cenderung untuk menggerakan suatu benda pada arah bekerjanya, sebuah gaya cenderung untuk memutar suatu benda terhadapa suatu sumbu. Sumbu ini dapat merupakan sembarang garis yang tidak berpotongan maupun sejajar dengan garis kerja gaya tersebut. Kecenderungan untuk berotasi ini dikenal sebagai momen (M) dari gaya tersebut. Momen juga dikenal sebagai puntiran (torque). Dapat dilihat pada Gambar 2.20. Gambar 2.10 Momen Sumber : Meriam, J.L. & Kraige (1986) Momen adalah suatu vector M yang tegak lurus terhadap bidang benda. Arah M adalah tergantung pada arah berputarnya benda akibat gaya F. Momen M mengikuti semua kaidah penjumlahan vector dan dapat ditinjau sebagai vector geser dengan garis kerja yang berimpit dengan sumbu momen. Satuan dasar dari momen dalam satuan SI adalah newton-meter (Nm). M = r x F (2.1) Dimana M : Momen (N.m) r F : Jari-jari atau jarak antara pusat momen yang tergak lurus terhadap gaya tekan. (m) : Gaya tekan (N)
9 e. Momen Inersia Momen inersia adalah suatu sifat kekakuan yang ditimbulkan dari hasil perkalian luas penampang dengan kwadrat jarak ke suatu garis lurus atau sumbu. Momen inersia di dalam perhitungan diberi simbol I, jika terhadap sumbu X maka diberi sumbul Ix dan jika terhadap sumbu Y diberi simbol Iy.Momen inersia merupakanmomen kedua dari bidang. Momen inersia suatu bentuk bidang terhadap sumbu x dan y di bidangnya masing-masing didefinisikan dengan integral-integral. Ix y 2 da Iy x 2 da... (2.2) Gambar 2.11 Momen inersia Sumber : Meriam, J.L. & Kraige (1986)
10 Setiap penampang suatu bentuk benda memiliki rumus momen inersia, dapat dilihat pada table 2.1 Tabel 2.1 Rumus Momen Inersia (Khurmi, R.S., Gupta, J.K., Chand, S. 2005) Hollow rectanguler -
11 f. Factor of Safety Faktor Keamanan (Factor 0f Safety) adalah faktor yang digunakan untuk méngevaluasi agar perencanaan elemen mesin terjamin keamanannya dengan dimensi yang minimum. Secara umum Factor Of Safety dapat didefinisikan sebagai rasio tegangan maksimum dibagi tegangan kerja. Secara matematis: Factor of safety =...(2.3) Dalam kasus seperti pada baja ringan yang berbahan ulet, di mana memiliki tegangan yield atau tegangan luluh yang jelas, faktor keamanan keamanan dapat dihitung dengan rumus seperti ini: Factor of safety =... (2.4) Dalam kasus material bahan besi cor yang rapuh, hasil dari uji tegangan tidak menunjukan hasil tegangan luluh yang pasti.oleh karena itu, faktor keselamatan dari bahan ini di dasarkan pada tegangan puncak atau tegangan ultimate. Factor of safety =... (2.4) statis. (Hubungan ini juga dapat digunakan untuk bahan ulet) Hubungan di atas untuk faktor keamanan dengan model pembebanan 2.6.1 Pemilihan Factor of Safety Pemilihan faktor keamanan untuk digunakan dalam merancang setiap komponen mesin tergantung pada beberapa pertimbangan, seperti jenis material yang digunakan, proses pembuatan, model pembebanan, kondisi dilapangan dan bentuk dari komponen. Sebelum memilih faktor keselamatan, seorang design engineer harus mempertimbangkan poin-poin berikut: 1. Kekuatan material dan perubahan bentuk material saat pembebanan; 2. Keakuratan hasil uji kekuatan bahan dan penerapannya terhadap komponen yang akan dibuat;
12 3. Ketangguhan bahan dalam menerima beban; 4. Ketahanan saat kegagalan pembebanan; 5. Penyederhanakan asumsi; 6. Besar area yang terkena pembebanan; 7. Tingkat keamanan dalam menahan beban saat pembuatan; 8. Ketahanan terhadap kerusakan bahan saat kegagalan pembebanan; dan 9. Ketahanan terhadap perubahan bentuk saat terjadi kegagalan pembeban Masing-masing factor di atas harus benar-benar dipertimbangkan dan dievaluasi.tingginya faktor keamanan dapat mengakibatkan kegagalan pembebanan yang tidakdiperlukan. Nilai-nilai faktor keamanan berdasarkan jenis bahan yang berbeda dan pemberian tegangan dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 2.2 Factor f Safety (Khurmi, R.S., Gupta, J.K., Chand, S. 2005) 2.7 SolidWorks SolidWorks merupakan salah satu opsi diantara design software lainnya sebut saja catia, inventor, Autocad, dll. Bagi yang berkecimpung dalam dunia teknik khususnya teknik mesin dan teknik industri, file ini wajib dipelajari karena sangat sesuai dan prosesnya lebih cepat daripada harus menggunakan autocad. File software solidworks bisa di eksport ke software analisis semisal Ansys, FLOVENT, dll
13 Gambar 2.12 Templates solidworks Gambar 2.12 menunjukan templates utama dari solidworks yaitu Part, Assembly dan Drawing. Definisi dari ke tiga templates adalah sebagai berikut: 1. Part Part adalah sebuah Object 3D yang terbentuk dari Feature. Part bisa menjadi sebuah komponen pada suatu Assembly, dan juga bisa digambarkan dalam bentukan 2D pada sebuah Drawing. Extension file untuk part SolidWorks adalah.sldprt. 2. Assembly Assembly adalah sebuah document dimana Parts, Feature dan Assembly lain (Sub Assembly) dipasangkan/disatukan bersama. Extension File untuk SolidWorks Assembly adalah.sldasm. 3. Drawing Drawing adalah Tempates yang digunakan untuk membuat gambar kerja 2D/2D engineering Drawing dari Part mapun Assembly. Extension File Untuk SolidWorks Drawing adalah.slddr.