laporan kelompok bab 1 dan 2
DESCRIPTION
ElmesTRANSCRIPT
1
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Semakin pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dalam segala bidang
khususnya bidang permesinan, dikarenakan tuntutan perkembangan teknologi dan
industri yang modern. Pada zaman modern seperti sekarang ilmu permesinan sangat
dibutuhkan khususnya di bidang industri manfaktur.
Dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat ini, para mahasiswa
jurusan mesin dituntut untuk lebih mendalami mengenai ilmu permesinan yang disini
bisa disebut juga sebagai elemen mesin, yang dimana didalam elemen mesin membahas
mengenai komponen-komponen dalam permesinan. Misal, roda gigi, pasak, poros, belt,
dan lain sebagainya.
Pada lingkungan masyarakat khususnya dalam bidang pembangunan, banyak
yang masih menggunakan cara konvensional dalam pengadukan material bangunan.
Cara pengaduknya yaitu masih menggunakan tangan, hal itu menyebabkan banyaknya
waktu dan energi yang terbuang. Dengan berkembangnya teknologi, maka
diciptakannya sand molen yaitu sebuah mesin yang dapat bekerja mengaduk material
bangunan secara otomatis. Dengan menggunakan sand molen dimaksudkan agar
mempermudah kinerja para pekerja, tidak perlu mengeluarkan banyak energi, dan
meningkatkan hasil produksi rata-ratanya. Salah satu pengaplikasian sand molen
khususnya dibidang pembangunan yaitu membuat beton, dimana beton sendiri adalah
campuran antara semen, aregat kasar dan halus, air, dan zat aditif. Beton harus dicampur
dan diaduk dengan baik sehingga bahan penyusun tersebut bisa tersebar merata didalam
adukan dengan menggunkan mesin yang dinamakan sand molen. Untuk transmisi sand
molen pada umumnya menggunakan spur gear.
1.2 Rumusan Masalah
Disini kelompok kami akan merencanakan sistem transmisi sand molen yang
ada pada bidang permesinan.
Perencanaan ini meliputi: Perencanaan poros, perencanaan pasak, perencanaan
bantalan, perncanaan roda gigi, dan perencanaan belt dan pulley.
Yang dimana kelompok kami mempunyai inputan data sebagai berikut:
Putaran motor: 1750 rpm
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
2
Daya motor: 2 hp
Serta memiliki output sebagai berikut:
Putaran akhir: 14 rpm
1.3 Batasan Masalah
Sistem transmisi yang direncanakan adalah sistem transmisi yang dimana
didalam itu mencakup semua elemen mesin yang disebutkan di atas. Dan pada
perencanaan ini hanya dibatasi pada aspek geometri dan bahan dari setiap elemen mesin
yang ada.
1.4 Tujuan Penulisan
Perencanaan sistem transmisi yang kelompok kami lakukan memiliki beberapa
tujuan, diantaranya adalah:
1. Agar pratikan mampu memberikan gambaran umum mengenai sistem transmisi.
2. Agar pratikan mampu membuat atau merencanakan perancangan mengenai berbagai
komponen yang ada di elemen mesin.
1.5 Manfaat Perancangan
Perencanaan sistem transmisi yang kelompok kami lakukan memiliki beberapa
manfaat, diantaranya adalah:
1. Agar pratikan mampu memberikan gambaran umum mengenai sistem transmisi
mesin pengaduk semen.
2. Agar pratikan mampu membuat atau merencanakan perancangan mengenai berbagai
komponen yang ada di mesin pengaduk semen.
3. Agar pratikan mengerti tentang gambaran umum mengenai sistem transmisi pada
elemen mesin.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
3
BAB IITUNJAUAN PUSTAKA
2.1 Gear (Roda Gigi)
Roda gigi merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk
mentransmisikan daya dan putaran, mereduksi dan mempercepat putaran.
2.1.1 Klasifikasi Roda Gigi
a. Menurut letak poros
1. Roda Gigi dengan Poros Sejajar
Roda gigi dengan poros sejajar memiliki gigi-gigi yang sejajar pada dua
bidang silinder dan dua bidang silinder tersebut bersinggungan yaitu satu
menggelinding pada ujung lain dengan sumbu tetap sejajar.
Roda Gigi Lurus
Roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang sejajar poros. Pasangan
roda gigi lurus ini digunakan untuk menurunkan putaran dalam arah
berlawanan. Aplikasi roda gigi lurus antara lain pada gearbox.
Gambar 2.1 Roda Gigi LurusSumber: Khurmi dan Gupta (2005:1026)
Roda Gigi Miring
Roda gigi miring mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada
silinder jarak bagi. Pada roda gigi miring ini, jumlah pasangan gigi yang
saling membuat kontak serentak adalah lebih besar dari pada roda gigi lurus,
sehingga pemindahan momen atau putaran melalui gigi-gigi tersebut dapat
berlangsung dengan halus. Sifat ini sangat baik untuk mentransmisikan
putaran tinggi dan beban besar. Namun roda gigi miring memerlukan
bantalan aksial dan kotak roda gigi yang lebih kokoh, karena jalur roda gigi
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
4
yang membentuk ulir tersebut menimbulkan gaya reaksi yang sejajar dengan
poros.
Gambar 2.2 Roda Gigi MiringSumber: Khurmi dan Gupta (2005:1074)
Roda Gigi Miring Ganda
Gaya aksial yang timbul pada gigi yang mempunyai alur yang
berbentuk V tersebut, akan saling meniadakan. Dengan roda gigi ini,
perbandingan reduksi, kecepatan keliling, dan daya yang diteruskan dapat
diperbesar, tetapi pembuatannya sukar.
Gambar 2.3 Roda Gigi Miring GandaSumber: Khurmi dan Gupta (2005:1092)
Roda Gigi Dalam dan Pinion
Roda gigi dalam dipakai jika diinginkan alat transmisi dengan
ukuran kecil dengan perbandingan reduksi besar, karena pinyon terletak di
dalam roda gigi.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
5
Gambar 2.4 Roda Gigi Dalam dan PinionSumber: Anonymous 01 (2015)
Roda Gigi dan Batang Gigi
Merupakan dasar profil pahat pembuat gigi. Pasangan antara batang
gigi dan pinion digunakan untuk mengubah gerakan rotasi menjadi translasi
atau sebaliknya.
Gambar 2.5 Pinion dan Batang GigiSumber: Anonymous 02 (2015)
2. Roda gigi dengan poros berpotongan
Pada roda gigi ini, bidang jarak bagi merupakan bidang kerucut yang
puncaknya terletak di bidang sumbu poros. Jenis-jenis Roda gigi kerucut antara
lain:
Roda gigi kerucut lurus
Roda gigi ini adalah jenis roda gigi kerucut yang paling mudah dibuat
dan paling sering dipakai. Tetapi roda gigi ini sangat berisik karena
perbandingan kontaknya yang kecil dan konstruksinya juga tidak
memungkinkan pemasangan bantalan pada kedua ujung porosnya.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
6
Gambar 2.6 Roda Gigi Kerucut LurusSumber: Khurmi dan Gupta (2005:1105)
Roda Gigi Kerucut Spiral
Roda gigi kerucut spiral pemotongan gigi-giginya juga pada
permukaan harus gigi-gigi roda gigi spiral arahnya membentuk suatu
kerucut karena mempunyai perbandingan kontak yang besar dapat
meneruskan tinggi dan beban besar.
Gambar 2.7 Roda Gigi Kerucut SpiralSumber: Anonymous 03 (2015)
Roda Gigi Kerucut Permukaan
Roda gigi ini sama halnya dengan roda gigi lurus yakni berisik
karena perbandingan kontak yang kecil. Roda gigi ini tidak cocok dipakai
pada putaran dan daya yang tinggi.
Gambar 2.8 Roda Gigi Kerucut PermukaanSumber: Anonymous 04 (2015)
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
7
3. Roda Gigi dengan Poros Silang
Roda gigi dengan poros silang dibagi menjadi 3 jenis, yakni sebagai berikut :
Roda Gigi Cacing Silindris
Mempunyai silinder berbentuk cacing berbentuk silinder dan lebih
umum dipakai. Roda gigi ini dipakai untuk meneruskan putaran dengan
perbandingan reduksi besar.
Gambar 2.9 Roda Gigi Cacing SilindrisSumber: Khurmi dan Gupta (2005:1124)
Roda Gigi Gobloid
Roda gigi gobloid digunakan untuk penerimaan gaya yang lebih
besar karena perbandingan kontak yang besar.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
8
Gambar 2.10 Roda Gigi GobloidSumber: Khurmi dan Gupta (2005:1130)
Roda Gigi Kerucut Hypoid
Pada roda gigi ini keduanya mempunyai jalur gigi berbentuk spiral
pada bidang kerucut dan memindahkan gaya pada permukaan gigi
berlangsung secara meluncur dan menggelinding.
Gambar 2.11 Roda Gigi Kerucut HypoidSumber: Anonymous 05 (2015)
b. Menurut Arah Putarannya
Roda Gigi Dalam
Roda gigi dalam merupakan roda gigi yang gigi-giginya terletak di
bagian dalam dari roda gigi serta arah putarannya sama.
Roda Gigi Luar
Roda gigi luar merupakan roda gigi yang gigi yang gigi-giginya terletak
di bagian luar dari roda gigi serta arah putarannya berlawanan.
Rack dan Pinion
Rack dan Pinion merupakan pasangan antara batang gigi dan pinion
roda gigi. Jenis ini digunakan untuk merubah gerakan putar menjadi lurus atau
sebaliknya.
c. Menurut Bentuk Jalur Gigi
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
9
Roda Gigi Lurus
Gambar 2.12 Roda Gigi LurusSumber: Khurmi dan Gupta (2005:1026)
Roda gigi ini digunakan untuk poros sejajar, dan konstruksinya paling
mudah diantara roda gigi lainnya. Ciri-ciri roda gigi jenis ini adalah:
Daya yang ditransmisikan < 25.000 Hp
Putaran yang ditransmisikan < 100.000 rpm
Kecepatan keliling < 200 m/s
Rasio kecepatan yang digunakan
Untuk 1 tingkat ( i ) < 8
Untuk 2 tingkat ( i ) < 45
Untuk 3 tingkat ( i ) < 200
( i ) = Perbandingan kecepatan antara penggerak dengan yang digerakkan
Roda Gigi Miring
Gambar 2.13 Roda Gigi MiringSumber: Khurmi dan Gupta (2005:1074)
Roda gigi miring mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada
jarak bagi. Jumlah pasangan gigi yang saling membuat kontak serentak lebih
besar dari pada roda gigi lurus, sehingga pemindahan momen atau putaran
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
10
melalui gigi-gigi tersebut dapat berlangsung dengan halus. Sifat ini sangat baik
untuk mentransmisikan putaran tinggi dan beban besar. Namun roda gigi
miring memerlukan bantalan aksial dan kotak roda gigi yang lebih kokoh,
karena jalur gigi yang berbentuk ulir tersebut menimbulkan gaya reaksi yang
sejajar dengan poros. Ciri-ciri roda gigi miring adalah :
Arah gigi membentuk sudut terhadap sumbu poros.
Distribusi beban sepanjang garis kontak tidak uniform.
Kemampuan pembebanan lebih besar dari pada roda gigi lurus.
Gaya aksial lebih besar sehingga memerlukan bantalan aksial dan roda gigi
yang kokoh.
Roda Gigi Kerucut
Gambar 2.14 Roda Gigi KerucutSumber: Khurmi dan Gupta (2005:1084)
Dalam roda gigi kerucut bidang jarak bagi merupakan bidang kerucut
yang puncaknya terletak di titik potong sumbu poros. Roda gigi kerucut lurus
dengan gigi lurus, adalah yang paling mudah dibuat dan paling sering dipakai.
Tetapi roda gigi ini sangat berisik karena perbandingan kontaknya yang kecil.
Juga konstruksinya tidak memungkinkan pemasangan bantalan pada kedua
ujung poros-porosnya
Roda Gigi Cacing
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
11
Gambar 2.15 Roda Gigi CacingSumber: Khurmi dan Gupta (2005:1112)
Ciri-ciri roda gigi cacing adalah:
Kedua sumbu saling bersilang dengan jarak sebesar α, biasanya sudut yang
dibentuk sebesar 90o
Kerjanya halus dan hampir tanpa bunyi
Umumnya arah transmisi tidak dapat dibalik untuk menaikkan putaran dari
roda gigi cacing ke cacing (mengunci sendiri)
Kapasitas beban besar, karena kontak beberapa gigi
2.1.2 Keuntungan dan Kerugian Roda Gigi
a. Keuntungan
1. Mentransmisikan rasio kecepatan yang tepat
2. Dapat digunakan untuk mengirimkan daya besar
3. Dapat digunakan untuk jarak pusat kecil shaft
4. Memiliki efisiensi yang tinggi
5. Memiliki layanan handal
6. Memiliki susunan compact
b. Kerugian
1. Sejak pembuatan, roda gigi memerlukan peralatan dan perlengkapan khusus,
oleh karena itu roda gigi lebih mahal dibandingkan drive lainnya.
2. Kesalahan dalam memotong gigi dapat menyebabkan getaran dan kebisingan
selama operasi.
3. Hal ini membutuhkan pelumas yang cocok agar roda gigi dapat bekerja dan
berfungsi dengan baik.
2.1.3 Istilah dalam Perencangan Roda Gigi
1. Lingkaran pitch (pitch circle)
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
12
Lingkaran khayal yang menggelinding tanpa terjadinya slip. Lingkaran ini
merupakan dasar untuk memberikan ukuran gigi seperti tebal gigi, jarak antara
gigi dan lain-lain.
2. Pinion
Roda gigi yang lebih kecil dalam suatu pasangan roda gigi.
3. Diameter lingkaran pitch (pitch circle diameter)
Merupakan diameter dari lingkaran pitch.
4. Diametral Pitch
Jumlah gigi persatuan pitch diameter
5. Jarak bagi lingkar (circular pitch)
Jarak sepanjang lingkaran pitch antara profil dua gigi yang berdekatan
atau keliling lingkaran pitch dibagi dengan jumlah gigi, secara formula dapat
ditulis :
t = z
d 1b
6. Modul (module)
Perbandingan antara diameter lingkaran pitch dengan jumlah gigi
m = z
d 1b
7. Adendum (addendum)
Jarak antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch dengan lingkaran
pitch diukur dalam arah radial.
8. Dedendum (dedendum)
Jarak antara lingkaran pitch dengan lingkaran kaki yang diukur dalam arah
radial.
9. Working Depth
Jumlah jari-jari lingkaran kepala dari sepasang roda gigi yang berkontak
dikurangi dengan jarak poros.
10. Clearance Circle
Lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran addendum dari gigi yang
berpasangan.
11. Pitch point
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
13
Titik singgung dari lingkaran pitch dari sepasang roda gigi yang berkontak
yang juga merupakan titik potong antara garis kerja dan garis pusat.
12. Operating pitch circle
Lingkaran-lingkaran singgung dari sepasang roda gigi yang berkontak dan
jarak porosnya menyimpang dari jarak poros yang secara teoritis benar.
13. Addendum circle
Lingkaran kepala gigi yaitu lingkaran yang membatasi gigi.
14. Dedendum circle
Lingkaran kaki gigi yaitu lingkaran yang membatasi kaki gigi.
15. Width of space
Tebal ruang antara roda gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.
16. Sudut tekan (pressure angle)
Sudut yang dibentuk dari garis normal dengan kemiringan dari sisi kepala
gigi.
17. Kedalaman total (total depth)
Jumlah dari adendum dan dedendum.
18. Tebal gigi (tooth thickness)
Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.
19. Lebar ruang (tooth space)
Ukuran ruang antara dua gigi sepanjang lingkaran pitch
20. Backlash
Selisih antara tebal gigi dengan lebar ruang.
21. Sisi kepala (face of tooth)
Permukaan gigi diatas lingkaran pitch
22. Sisi kaki (flank of tooth)
Permukaan gigi dibawah lingkaran pitch.
23. Puncak kepala (top land)
Permukaan di puncak gigi
24. Lebar gigi (face width)
Kedalaman gigi diukur sejajar sumbunya.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
14
Gambar 2.16 Bagian Roda GigiSumber: Khurmi dan Gupta (2005:1025)
2.2 Pulley dan Belt
2.2.1 Pulley
Pulley dapat digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros satu ke
poros yang lain melalui sistem transmisi penggerak berupa flat belt, V-belt
atau circular belt. Perbandingan kecepatan (velocity ratio) pada pulley berbanding
terbalik dengan diameter pulley dan secara matematis ditunjukan dengan
persamaan : D1/D2 = N2/N1.
Jenis-jenis pulley berdasarkan pembuatannya yaitu :
a. Puli baja cor (Cast Steel Pulley)
Puli baja cor adalah puli yang terbuat dari lembaran baja yang dipres
yang mempunyai kekuatan yang besar seta bersifat tahan lama. Puli ini
memiliki berat yang lebih ringan 40-60 % jika dibandingkan dengan berat dari
puli besi cor (cast iron) yang mempunyai kapasitas yang sama dan digerakan
dengan kecepatan yang sama.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
15
Gambar 2.17 Cast Steel PulleySumber: Khurmi dan Gupta (2005:717)
b. Puli dari kayu (Wooden Pulley)
Puli dari kayu mempunyai berat yang lebih ringan dan mempunyai
koefisien gesek yang tinggi daripada puli yang terbuat dari cast iron. Puli ini
beratnya 2/3 lebih ringan dari berat puli cast iron yang memiliki ukuran yang
sama.
Gambar 2.18 Wooden PulleySumber: Khurmi dan Gupta (2005:718)
c. Puli besi cor (Cast Iron Pulley)
Puli secara umum terbuat dari cast iron, karena harganya yang lebih murah.
Puli yang digunakan pada motor dan kompresor ini adalah terbuat dari cast
iron.
Gambar 2.19 Cast Iron PulleySumber : Anonymous 06 (2015)
Ada bermacam-macam pulley, diantaranya adalah :
1. Belt with idler pulley (penggerak dengan puli penekan) dinamakan juga jockey
pulley drive, digunakan dengan poros paralel dan ketika open belt drive tidak
dapat digunakan akibat sudut kontak yang kecil pada puli terkecil. Jenis ini
diberikan untuk mendapatkan rasio kecepatan yang tinggi dan ketika tarikan
sabuk yang diperlukan tidak dapat diperoleh dengan cara lain.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
16
Gambar 2.20 Belt Drive with idler pulleySumber: Khurmi dan Gupta (2005:684)
2. Stepped or cone pulley drive (penggerak puli kerucut atau bertingkat)
digunakan untuk mengubah kecepatan poros yang digerakkan ketika poros
utama (poros penggerak) berputar dengan kecepatan yang konstan.
Gambar 2.21 Stepped or cone pulley driveSumber: Khurmi dan Gupta (2005:685)
3. Fast and loose pulley drive (penggerak puli longgar atau bertingkat) digunakan
ketika poros mesin (poros yang digerakkan) dimiliki atau diakhiri kapan saja
diinginkan tanpa mengganggu poros penggerak. Puli yang dikunci ke poros
mesin dinamakan fast pulley dan berputar pada kecepatan yang sama seperti
poros mesin. Loose pulley berputar secara bebas pada poros mesin dan tidak
mampu mentransmisikan daya sedikitpun. Ketika poros mesin dihentikan,
sabuk ditekan ke loose pulley oleh perlengkapan batang luncur (sliding bar)
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
17
Gambar 2.22 Fast and loose pulley driveSumber: Khurmi dan Gupta (2005:685)
Rumus perhitungan puli:
Perbandingan kecepatan n2
2
1
1
2
n
n
d
d
(Robert L. Mott : 2004)
Dimana :
n1 = putaran puli penggerak (rpm)
n2 = putaran puli yang digerakkan (rpm)
d1 = diameter puli penggerak (m)
d2 = diameter puli yang digerakkan (m)
Sudut kontak
Sudut kontak pada puli yang berukuran lebih kecil
Open belt drive :
21800 (Robert L. Mott : 2004)
x
rr 21sin
Crossed belt drive :
21800
x
rr 21sin
Dimana :
= sudut kontak (0)
= sudut antara sudut vertical puli dengan sabuk (0)
r1 = jari-jari puli yang lebih besar (m)
r2 = jari-jari puli yang lebih kecil (m)
x = jarak antar poros (m)
Ukuran puli dapat dicari dengan kecepatan tangensial, dimana :
V = πdn
1000(Robert L. Mott : 2004)
Dimana :
V = kecepatan tangensial puli (m/s)
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
18
D = diameter puli (mm)
n = putaran puli (rpm)
Besar jarak pusat antara puli 1 dan puli 2 yaitu :
D2 < C < 3 (D2 + D1) (Robert L. Mott : 2004)
Dimana :
D2 = diameter puli 2
D1 = diameter puli 1
C = jarak antar puli
Tegangan Sentrifugal
(Khurmi, Machine Design, hal 719)
Dimana :
ρ = densitas material (7200 kg/m3 untuk besi cor)
v = kecepatan pulley = π d N / 60, D adalah diamater pulley dan N adalah
kecepatan
2.2.2 Belt (Sabuk)
Sabuk digunakan untuk mentransmisikan daya dari satu poros ke poros lain
dengan bantuan puli yang berotasi pada putaran sama maupun pada putaran yang
berbeda. Jumlah daya yang ditransmisikan bergantung pada beberapa faktor:
1. Kecepatan sabuk
2. Tegangan bawah dimana sabuk ditempatkan pada puli
3. Sudut kontak antara sabuk dan puli yang lebih kecil
4. Kondisi dari sabuk yang digunakan.
Kelebihan yang dimiliki oleh transmisi sabuk dan puli antara lain:
1. Pemindahan tenaga berlangsung secara elastik, maka tidak dibutuhkan kopling
elastik.
2. Tidak berisik.
3. Dapat menerima dan meredam beban kejut.
4. Jarak poros tidak tertentu
5. Jarak poros yang lebih besar dapat dicapai.
6. Mudah dan murah dalam pembuatan.
7. Hanya memerlukan sedikit perawatan.
8. Mampu dimodifikasi dalam segi arah pentransmisian
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
19
Kekurangan yang dimiliki oleh transmisi sabuk dan puli antara lain:
1. Slip yang terjadi mengakibatkan rasio angka putaran tidak konstan.
2. Diukur dari besarnya tenaga yang ditransmisikan, sistem transmisi sabuk
memerlukan dimensi/ukuran yang lebih besar dari sistem transmisi roda gigi atau
rantai.
Tipe dari penggerak sabuk antara lain:
1. Light drives, digunakan untuk mentransmisikan daya yang kecil pada kecepatan
sabuk sampai 10 m/s seperti pada mesin pertanian dan peralatan mesin kecil
2. Medium drives, digunakan untuk mentransmisikan daya yang tidak terlalu besar
atau terlalu kecil pada kecepatan sabuk lebih dari 10 m/s tapi sampai 22 m/s seperti
pada peralatan mesin
3. Heavy drives, digunakan untuk mentransmisikan daya yang besar pada kecepatan
sabuk lebih dari 22 m/s seperti pada kompresor dan generator
Tipe belt antara lain:
1. Flat belt, dimana daya yang sedang ditransmisikan oleh sabuk ini, dengan jarak
antara titik tengah puli tidak lebih dari 8 meter.
Gambar 2.23 Flat BeltSumber: Anonymous 07 (2015)
2. V-belt, dimana sejumlah besar daya ditransmisikan dari satu puli ke puli yang lain
ketika jarak antara titik pusat puli sangat dekat.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
20
Gambar 2.24 V-beltSumber: Anonymous 08 (2015)
3. Circular belt or rope, dimana sejumlah besar daya ditransmisikan dengan jarak
antar titik pusat puli lebih dari 8 meter.
Gambar 2.25 Circular BeltSumber: Anonymous 09 (2015)4. Timing Belt
Timing Belt (Belt-Driven) adalah penggerak camshaft yang menggunakan sabuk
karet fiber (Belt) layaknya yang kita temui pada V-Belt Motor Skutik. Belt tersebut
memiliki gerigi dibagian dalamnya, sehingga mampu memiliki grip yang
maksimal.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
21
Gambar 2.26 Timing BeltSumber: Anonymous 10 (2015)
Material yang digunakan pada sabuk:
a. Belt kulit
Material paling penting untuk sabuk adalah kulit. Belt kulit paling bagus
dibuat dari 1,2 sampai 1,5 yang dipotong dari kedua sisi tulang belakang kelas atas
Gambar 2.27 Sabuk KulitSumber: Anonymous 11 (2015)
b. Cotton atau Fabrikasi Belt
Sebagian besar sabuk fabrikasi dibuat dari kanvas lipat atau cotton dua
dengan tiga atau lebih lapisan tergantung ketebalan yang diinginkan.Cotton belt
lebih murah dan cocok di iklim hangat atmosfer lembab dan dalam posisi terbuka.
Gambar 2.28 Sabuk FabrikasiSumber: Anonymous 12 (2015)
c. Belt Karet
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
22
Belt karet dibuat dari lapisan-lapisan fabrikasi dicampur dengan komposisi
karet dan mempunyai lapisan tipis dari karet permukaan. Belt ini sangat fleksibel
tapi mudah rusak jika kontak dengan oli panas.
Gambar 2.29 Sabuk KaretSumber: Anonymous 13 (2015)
d. Belt Balata
Belt balata mirip dengan belt karet. Belt balata tahan asam dan tahan air dan
tidak dipengaruhi oleh minyak hewan atau alkali. Suhu balata belt tidak boleh lebih
dari 40ºC Karena pada suhu tersebut balata mulai melunak dan menjadi lengket.
Kekuatan belt balata 25% lebih kuat dari belt karet.
Gambar 2.30 Sabuk BalataSumber: Anonymous 14 (2015)
Sistem penggerak pada sabuk adalah:
1. Open belt drive (penggerak belt terbuka) sabuk jenis ini digunakan dengan poros
sejajar dan putaran dalam satu arah yang sama. Dalam kasus ini, penggerak A
menarik belt dari satu sisi (yakni sisi RQ bawah) dan meneruskan ke sisi lain
(karena tarikan kecil). sabuk sisi bawah (karena tarikan lebih) dimana tight side
sedangkan sabuk sisi atas (karena tarikan kecil) dinamakan slack side.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
23
Gambar 2.31 Open Belt DriveSumber: Khurmi dan Gupta (2005:683)
2. Crossed atau twist belt drive (penggerak belt silang) seperti ditunjukkan pada
gambar dibawah, sabuk jenis ini digunakan dengan poros sejajar dari perputaran
dalam arah yang berlawanan. Dalam kasus ini, penggerak menarik sabuk dari sisi
satu (yakni sisi RQ) dan meneruskan ke sisi lain (yakni sisi LM) jadi tarikan pada
sabuk RQ akan lebih besar daripada sabuk LM. sabuk RQ (karena tarikan lebih)
dinamakan tight side sedangkan sabuk LM (karena tarikan kecil) dinamakan slack
side
Gambar 2.32 Crossed atau Twist Belt DriveSumber: R.S Khurmi Gupta (2005:683)
3. Quarter turn belt drive (penggerak belt belok sebagian) mekanisme transmisi
dapat dilihat dari gambar berikut. Untuk mencegah sabuk agar tidak keluar/lepas
dari puli, maka lebar permukaan puli harus lebih besar atau sama.
Gambar 2.33 Quarter Turn Belt DriveSumber: Khurmi dan Gupta (2005:684)
4. Compound belt drive (penggerak belt gabungan) digunakan ketika daya
ditransmisikan dari poros yang satu dengan lainnya melalui sejumlah puli.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
24
Gambar 2.34 Compound Belt DriveSumber: Khurmi dan Gupta (2005:685)
Rumus perhitungan pada belt:
1. Kecepatan linier sabuk
1000
.. ndV
(Robert L. Mott : 2004)
Dimana :
V = kecepatan sabuk linier (m/s)
d = diameter puli (m)
n = putaran (rpm)
2. Panjang sabuk
p
x
ddxddL
4
2)(2
2121
(Robert L. Mott : 2004)
Dimana :
L = panjang sabuk (m)
d1= diameter puli penggerak(m)
d2= diameter puli yang digerakkan (m)
x = jarak antar poros (m)
3. Besar jarak pusat antara puli 1 dan puli 2 yaitu :
D2 < C < 3 (D2 + D1) (Robert L. Mott : 2004)
Dimana :
D2 = diameter puli 2
D1 = diameter puli 1
C = jarak antar puli
4. Kemuluran Belt
(Khurmi, Machine Design, hal 687)
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
25
Di mana :
σ1 = persentase slip antara belt dan penggerak
σ2 = persentase slip antara belt dan yang digerakkan
E = modulus Young
5. Rasio Tegangan Belt
Gambar 2.35 Menghitung Rasio Tegangan BeltSumber: Khurmi dan Gupta (2005:693)
Dari hasil perhitungan didapat :
(Khurmi, Machine Design, hal 694)
Di mana :
T1 = tegangan pada sisi kencang belt (N)
T2 = tegangan pada sisi kendor belt (N)
μ = koefisien gesek
θ = sudut kontak
6. Daya yang Ditransmisikan
(Khurmi, Machine Design, hal 699)
2.3 Sprocket dan Chain
Dalam bab sebelumnya bahwa penggerak belt dapat terjadi slip dengan pulley.
Untuk menghindari slip, maka rantai baja yang digunakan. Rantai dibuat dari sejumlah
mata rantai yang disambung bersama-sama dengan sambungan engsel sehingga
memberikan fleksibilitas untuk membelit lingkaran roda (sprocket).
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
26
Sprocket di sini mempunyai gigi dengan bentuk khusus dan terpasang pas ke
dalam sambungan rantai seperti ditunjukkan pada Gambar 2.47. Sprocket dan rantai
dipaksa untuk bergerak bersama-sama tanpa slip dan rasio kecepatan dijamin sempurna.
Gambar 2.36 Sprocket dan RantaiSumber: Khurmi dan Gupta (2005:706)
Rantai lebih banyak digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros satu ke
poros lain ketika jarak pusat antara poros adalah pendek seperti pada sepeda, sepeda
motor, mesin pertanian (traktor), konveyor, rolling mills, dan lain-lain. Rantai bisa juga
digunakan untuk jarak pusat yang panjang hingga 8 meter. Rantai digunakan untuk
kecepatan hingga 25 m/s dan untuk daya sampai 110 kW. Dalam beberapa kasus,
transmisi daya yang lebih tinggi juga memungkinkan menggunakan rantai.
Kelebihan dari transmisi jenis gear dan rantai adalah:
1. Tidak ada slip yang terjadi, sehingga rasio kecepatannya tepat
2. Tidak memerlukan ruang yang besar
3. Dapat digunakan pada jarak antar pusat poros dekat
4. Efisiensi transmisi tinggi (sampai 98 persen)
5. Beban yang diberikan pada poros sedikit
6. Dapat mentransmisikan gerkan untuk beberapa poros dengan satu rantai
Kekurangan yang dimiliki transmisi jenis rantai adalah:
1. Biaya produksi yang tinggi
2. Membutuhkan pemasangan yang teliti dan tepat serta membutuhkan perawatan
yang hati-hati
3. Memiliki fluktuasi kecepatan terutama ketika terlalu meregang
4. Tidak bisa diubah sudut porosnya
5. Tidak bisa digunakan pada kecepatan yang terlalu tinggi
Istilah yang digunakan untuk transmisi berpenggerak rantai:
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
27
1. Pitch of the chain : Merupakan jarak antara pusat engsel penghubung dan pusat
engsel yang sesuai dari penghubung terdekat.
Gambar 2.37 Pitch of The ChainSumber: Khurmi dan Gupta (2005:370)
2. Pitch circle diameter of the chain sprocket : Merupakan diameter lingkaran pada
pusat engsel dari chain lie ketika rantai mengikat sekeliling gir. Poin A, B, C, D
adalah pusat engsel dari rantai dan lingkaran yang tergambar melewati pusat ini
dinamakan lingkaran pitch dan diameternya dinamakan diameter lingkaran pitch
Gambar 2.38 Pitch Circle Diameter of The Chain SprocketSumber: Khurmi dan Gupta (2005:370)
Klasifikasi rantai:
Hoisting and hauling chains
Rantai ini digunakan untuk mengangkat dan mengangkut tujuan dan
beroperasi pada kecepatan maksimum 0,25 m / s. Rantai mengangkat dan
mengangkut (Hoisting and hauling chains) adalah dari dua jenis berikut chains
with oval links dan chains with square links. Chains with oval link merupakan
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
28
jenis rantai bentuk oval. Sendi setiap link yang dilas. Jenis seperti rantai ini
hanya digunakan pada kecepatan rendah seperti di kerekan rantai dan di jangkar
untuk bekerja laut. Sementara itu, chains with square links merupakan rantai
berbentuk persegi, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Jenis rantai seperti ini
digunakan dalam kerekan, crane, kapal keruk. Biaya pembuatan jenis rantai
adalah kurang dari rantai dengan link oval.
Gambar 2.39 Hoisting and Hauling ChainsSumber: Khurmi dan Gupta (2005:373)
Conveyor (or tractive) Chains
Rantai ini digunakan untuk mengangkat dan membawa benda tanpa henti
pada kecepatan hingga 2 m/s. Rantai conveyor terdiri dari dua jenis yaitu,
detachable or hook joint type chain dan closed joint type chain.
Gambar 2.40 Conveyor (or tractive) ChainsSumber: Khurmi dan Gupta (2005:374)
Power Transmitting (or driving) Chains
Rantai ini digunakan untuk mentransmisi daya, ketika jarak antara pusat
poros pendek. Rantai ini memiliki ketentuan untuk pelumasan efisien. Power
Transmitting (or driving) Chains terdapat tiga jenis yaitu :
a. Block Chain/Bush Chain (Rantai Ring).
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
29
Seperti pada gambar di bawah ini, tipe ini menghasilkan suara berisik ketika
bergesekan dengan gigi sprocket. Tipe ini digunakan sedemikian luas seperti
rantai konveyor pada kecepatan rendah.
Gambar 2.41 Block Chain/Bush ChainSumber: Khurmi dan Gupta (2005:374)
b. Bush Roller Chain
Seperti pada Gambar di bawah ini, terdiri dari plat luar, plat dalam, pin, bush
(ring) dan rol. Pin, bush dan rol dibuat dari paduan baja. Suara berisik yang
ditimbulkan sangat kecil akibat impak antara rol dengan gigi sprocket. Rantai
ini hanya memerlukan pelumasan yang sedikit.
Gambar 2.42 Bush Roller ChainSumber: Khurmi dan Gupta (2005:375)
Gambar 2.43 Bush Roller Chain Pada Sepeda MotorSumber: Khurmi dan Gupta (2005:765)
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
30
Gambar 2.44 Tipe Roll ChainSumber: Khurmi dan Gupta (2005:765)
c. Inverted Tooth or Silent Chain
Seperti pada Gambar di bawah ini, rantai ini dirancang untuk menghilangkan
pengaruh buruk akibat kelonggaran dan untuk menghasilkan suara yang
lembut (tak bersuara).
Gambar 2.45 Inverted Tooth or Silent ChainSumber: Khurmi dan Gupta (2005:765)
2.3.1 Keuntungan dan Kerugian Transmisi Rantai dibanding Transmisi Sabuk
a. Keuntungan:
1. Tidak slip selama rantai bergerak, di sini rasio kecepatan yang sempurna
dapat dicapai.
2. Karena rantai dibuat dari logam, maka rantai menempati ruang yang kecil
dalam lebar dari pada belt.
3. Dapat digunakan untuk jarak pusat yang pendek dan panjang.
4. Memberikan efisiensi transmisi yang tinggi (sampai 98%).
5. Memberikan beban yang kecil pada poros.
6. Mempunyai kemampuan untuk mentransmisikan gerak ke beberapa poros
hanya dengan satu rantai.
7. Mentransmisikan daya yang lebih besar dibanding belt.
8. Rasio kecepatan yang tinggi dari 8 sampai 10 dalam satu tahap.
9. Dapat dioperasikan pada kondisi atmosfir dan temperatur yang lebih besar.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
31
b. Kerugian :
1. Biaya produksi rantai relatif lebih tinggi (harga lebih mahal).
2. Rantai membutuhkan pemasangan yang akurat dan perawatan yang hati-hati,
pelumasan yang istimewa dan memperhatikan kelonggaran.
3. Rantai mempunyai fluktuasi kecepatan terutama ketika terlalu longgar.
2.4 Shaft (Poros)
Poros adalah suatu bagian stasioner yang biasanya berpenampang bulat dimana
terpasang elemen-elemen seperti roda gigi (gear), pulley, flywheel, engkol, sprocket
dan elemen pemindah lainnya. Poros bisa menerima beban lenturan, beban tarikan,
beban tekan atau beban puntiran yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu
dengan lainnya
Material yang digunakan untuk pembuatan poros diharuskan:
1. Memiliki kekuatan yang tinggi
2. Bagus dalam mampu mesin
3. Memiliki faktor sensitifitas notch yang rendah
4. Sifat perlakuan panas yang baik
5. Sifat tahan pakai dalam waktu yang lama
2.4.1 Klasifikasi Poros
a. Berdasarkan Pembebanannya
1. Transmission shaft merupakan poros yang mentransmisikan daya antara
sumber dan mesin penyerap daya. Shaft akan mengalami beban puntir
berulang, beban lentur berganti ataupun kedua-duanya. Pada shaft, daya
dapat ditransmisikan melalui gear, belt-pulley, rantai-sprocket, dll.
Gambar 2.46 Poros TransmisiSumber: Anonymous 15 (2015)
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
32
2. Poros gandar merupakan poros yang dipasang diantara roda-roda kereta
barang. Poros gandar tidak menerima beban puntir dan hanya mendapat
beban lentur.
Gambar 2.47 Poros GandarSumber: Anonymous 16 (2015)
3. Poros spindle merupakan poros transmisi yang relatif pendek, misalnya pada
poros utama mesin perkakas dimana beban utamanya berupa beban puntiran.
Selain beban puntiran, poros spindle juga menerima beban lentur (axial
load). Poros spindle dapat digunakan secara efektif apabila deformasi yang
terjadi pada poros tersebut kecil.
Gambar 2.48 Poros SpindleSumber: Anonymous 17 (2015)
b. Berdasarkan Bentuknya
1. Poros engkol (crank shaft) merupakan komponen mesin yang bertugas
mengubah gerak lurus torak menjadi gerak putar. Poros engkol dibuat
sedemikian rupa sehingga gerakan torak tidak bersamaan posisi di dalam
silinder. Bagian poros engkol yang berhubungan dengan batang torak
disebut crank pin, sedangkan yang duduk pada blok silinder disebut crank
journal.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
33
Gambar 2.49 Poros EngkolSumber: Anonymous 18 (2015)
2. Poros lurus merupakan bagian dari mesin yang berfungsi sebagai penerus
putaran dari pemutar utama ke bagian yang lain.
Gambar 2.50 Poros LurusSumber: Anonymous 19 (2015)
2.4.2 Perencanaan Poros
1. Kekuatan Poros
Poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur atau gabungan
antara puntir dan lentur. Dan ada juga poros yang mendapatkan beban tarik atau
tekan sehingga poros yang direncanakan harus kuat atau menahan beban-beban
tersebut.
2. Kekakuan Poros
Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika
lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian
atau getaran dan suara.
3. Putaran Kritis
Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran
tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya, putaran ini disebut
putaran kritis. Poros harus direncanakan sedemikian rupa sehingga putaran
kerjanya lebih rendah dari putaran kritis.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
34
4. Korosi
Bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk proses propeller dan
pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif.
5. Bahan Poros
Bahan yang digunakan harus memiliki sifat sebagai berikut :
Memiliki kekuatan tinggi
Memiliki machinability yang baik
Memiliki faktor sensitifitas rendah
Memiliki sifat perlakuan panas yang baik
Memiliki sifat tahan aus yang tinggi.
2.4.2 Perhitungan
1. Diameter Poros
Diameter poros didapat dari persamaan
Poros pejal
d = 3√ 16Tπ τ s
dimana :
T : momen punter
τ s : tegangan geser
Poros berongga
d = 3√ 16Tπ τ s(1−k 4)
dengan k = di / do
2. Gaya Tangensial
Gaya tangensial adalah gaya yang diperoleh dalam arah keliling atau
tangensial. Gaya yang bekerja pada poros adalah :
Regangan geser maksimum pada poros dapat diperoleh dari :
τmax = 4V/3A
dimana :
V = gaya geser vertical
A = luas penampang
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
35
Dimana faktor konsentrasi pada regangan diasumsikan :
τmax = Kt (4V/3A)
dengan menggunakan teori distorsi energi, kekuatan daya tahan pada regangan
adalah
s’sn = 0,577 s’n
s’sn = N . τmax
disubstitusikan sehingga didapat
N = 0,577 s’n / τmax
Sehingga regangan geser pada desain dapat dituliskan
τd = 0,577 s’n / N
substitusi :
Kt (4V) / 3A = 0,577 s’n / N
Kt= faktor koreksi tumbukan, harganya berkisar 1,5– 3,0
A = Kt.V.N / 0,433 sin
Untuk luas penampang silinder bisa diperoleh dengan rumus
A = π.d2 / 4
Sehingga disubstitusikan dari persamaan diatas diperoleh
D = (2,94.Kt.V.N/s’n)1/2
Sumber:http://www.academia.edu/4077719/
Tabel_4.4_Menghitung_Momen_Puntir_Rencana_P_daya_perencanaan_W_N_Putaran
_rpm
3. Gaya Radial
Gaya radial adalah gaya yang arahnya tegak lurus dengan sumbu poros.
Akibat dari gaya radial ini poros dapat mengalami lenturan yang disebabkan momen
lenturnya.
Gambar 2.51 Gaya RadialSumber: Anonymous 20 (2015)
Secara matematis gaya radial dapat dihitung sebagai berikut :
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
36
FN = F1 – F2
Dimana :
FB = C . FN
C = (F1 + F2) / (F1 – F2)
F1 = tight side tension
F2 = slack side tension
C = konstanta
FB = bending force
FN = net driving force
4. Beban Puntir
Daya dan perputaran, momen puntir yang akan dipindahkan oleh poros dapat
ditentukan dengan mengetahui garis tengah pada poros.
Gambar 2.52 Poros Transmisi dengan Beban PuntirSumber: Anonymous 21 (2015)
Apabila gaya keliling F pada gambar sepanjang lingkaran dengan jari-jari “r”
menempuh jarak melalui sudut titik tengah a (dalam radial), maka jarak ini adalah
“r” dan kerja yang dilakukan adalah F.
5. Beban Lentur Murni
Poros dengan beban lentur murni biasanya terjadi pada gandar dari kereta
tambang dan lengan robot yang tidak dibebani dengan puntiran, melainkan
diasumsikan mendapat pembebanan lentur saja. Meskipun pada kenyataannya gandar
ini tidak hanya mendapat beban statis, tetapi juga mendapat beban dinamis.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
37
Gambar 2.53 Beban Lentur Murni Pada Lengan RobotSumber: Anonymous 22 (2015)
6. Beban Puntir dan Lentur
Poros dengan beban puntir dan lentur dapat terjadi pada puli atau roda gigi
pada mesin untuk meneruskan daya melalui sabuk atau rantai. Dengan demikian
poros tersebut mendapat beban puntir dan lentur akibat adanya beban. Beban yang
bekerja pada poros pada umumnya adalah beban berulang. Jika poros tersebut
mempunyai roda gigi untuk untuk meneruskan daya besar, maka kejutan berat akan
terjadi pada saat mulai atau sedang berputar. Selain itu beban puntir dan lentur juga
terjadi pada lengan arbor mesin frais, terutama pada saat pemakanan.
Gambar 2.54 Beban Puntir dan Lentur Pada Arbor Saat PemakananSumber: Anonymous 23 (2015)
2.5 Bearing (Bantalan)
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
38
Bantalan merupakan salah satu bagian dari elemen mesin yang memegang
peranan cukup penting karena fungsi dari bantalan yaitu untuk menumpu sebuah poros
agar poros dapat berputar tanpa mengalami gesekan yang berlebihan.
Gambar 2.55 BearingSumber: Khurmi dan Gupta (2005:963)
2.5.1 Klasifikasi Bantalan
Pada umumya bantalan dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian, yaitu :
a. Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros
1. Bantalan Luncur
Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena
permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan
pelumas.
Gambar 2.56 Bantalan LuncurSumber: Khurmi dan Gupta (2005:965)
2. Bantalan Gelinding
Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar
dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola, rol, dan rol bulat.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
39
Gambar 2.57 Bantalan GelindingSumber: Khurmi dan Gupta (2005:996)
b. Berdasarkan Arah Beban Terhadap Poros
1. Bantalan Radial
Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu.
Gambar 2.58 Bantalan RadialSumber: Khurmi dan Gupta (2005:997)
2. Bantalan Aksial
Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.
Gambar 2.59 Bantalan AksialSumber : Anonymous 24 (2015)
3. Bantalan Gelinding Khusus
Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak
lurus sumbu poros.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
40
Gambar 2.60 Bantalan Gelinding KhususSumber: Khurmi dan Gupta (2005:1004)
2.5.2 Macam-macam Bantalan
1. Single-row, deep-groove ball bearing
Jarak dari bola dipertahankan oleh retainers atau "cage." Dirancang
terutama untuk membawa beban radial, alur memungkinkan beban dorong dapat
ditahan. Beban dorong akan diterapkan ke satu sisi alur dalam dengan bahu pada
poros. Beban akan melintasi sisi dari alur, melalui bola, ke sisi yang berlawanan
tersebut yang outer race, dan kemudian ke housing.
Gambar 2.61 Single-Row, Deep-Groove Ball BearingSumber: L.Mott (2004:599)
2. Double-Row, Deep-Groove Ball Bearing
Meningkatkan kapasitas beban radial dari jenis deep-groove bearing
dibandingkan dengan desain single-row. Dengan demikian, beban yang lebih besar
dapat dilakukan di ruang yang sama, atau beban yang diberikan dapat dilakukan di
ruang yang lebih kecil.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
41
Gambar 2.62 Double-Row, Deep-Groove Ball BearingSumber: L.Mott (2004:601)
3. Angular Contact Ball Bearing
Satu sisi dari alur di Angular contact ball bearing lebih tinggi untuk
memungkinkan akomodasi beban dorong yang lebih besar dibandingkan dengan
single-row, deep-groove ball bearing. Sudut yang biasa dibentuk adalah 15 °
sampai 40 °
Gambar 2.63 Angular Contact Ball BearingSumber: L.Mott (2004:601)
4. Cylindrical Roller Bearing
Mengganti bola bola dengan rol silinder, dengan perubahan yang sesuai
dalam desain alur, memberikan kapasitas beban radial yang lebih besar. Pola
kontak antara roller dan alur yang secara teoritis berupa garis, kemudian menjadi
bentuk persegi panjang yang mengubah beban dibawah. Sehingga tingkat stres
kontak lebih rendah daripada bantalan bola berukuran setara, yang memungkinkan
bantalan kecil untuk membawa beban yang diberikan atau ukuran yang diberikan
bantalan untuk membawa beban yang lebih tinggi.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
42
Gambar 2.64 Cylindrical Roller BearingSumber: L.Mott (2004:602)
5. Needle Bearings
Needle bearings sebenarnya adalah roller bearing, namun memiliki diameter
roller yang lebih kecil. Tapi, dengan ukuran yang lebih kecil, bantalan ini mampu
membawa beban yang lebih besar daripada tipe roller bearing yang lain.
Gambar 2.65 Needle BearingsSumber: L.Mott (2004:603)
6. Spherical Roller Bearing
Spherical roller bearing adalah salah satu bentuk self-aligning bearing,
disebut demikian karena ada rotasi relatif dari alur luar relatif terhadap penggulung
dan alur dalam ketika penyimpangan sudut terjadi. Hal ini memberikan nilai yang
sangat baik untuk kemampuan penyimpangan sementara tetap mempertahankan
tingkat yang sama pada kapasitas beban radial.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
43
Gambar 2.66 Spherical Roller BearingSumber: L.Mott (2004:603)
7. Tapered Roll Bearing
Tapered roll bearing didesain untuk beban dorong yang besar dengan beban
radial yang besar, menghasilkan tingkat yang sangat baik untuk keduanya.
Gambar 2.67 Tapered Roll BearingSumber: L.Mott (2004:603)
8. Thrust Bearing
Sebagian besar bantalan dorong dapat menerima sedikit atau tidak bisa
menerima beban radial. Kemudian desain dan pemilihan bantalan tersebut
tergantung pada besarnya beban dorong dan desain.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
44
Gambar 2.68 Thrust BearingSumber: L.Mott (2004:604)
9. Mounted Bearing
Dalam banyak jenis mesin berat dan mesin-mesin khusus yang diproduksi
dalam jumlah kecil, dipilih mounted bearing daripada unmount bearing. Bantalan
yang terpasang menyediakan cara untuk melampirkan unit bantalan langsung ke
frame mesin dengan baut daripada memasukkan ke suatu lekukan mesin di ‘rumah’
seperti yang diperlukan dalam unmount bearing.
Gambar 2.69 Mounted BearingSumber: L.Mott (2004:605)
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
45
Pada bantalan terdapat penomoran yang digunakan untuk mengetahui klasifikasi
dari bantalan tersebut. Contoh nomor kode bearing : “ 6203ZZ “. Kode bearing di atas
terdiri dari beberapa komponen yang dapat dibagi-bagi antara lain:
6 = Kode pertama melambangkan Tipe /jenis bearing
2 = Kode kedua melambangkan seri bearing
03 =Kode ketiga dan keempat melambangkan diameter bore (lubang dalam bearing)
zz = Kode yang terakhir melambangkan jenis bahan penutup bearing
a. Kode pertama (jenis bantalan)
Tabel 2.1 Kode Bearing Metrik
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
46
Sumber: M.F. Spotts (1991:427)
Tabel 2.2 Non- Metric Bearing
Sumber: M.F. Spotts (1991:427)
Dalam kode bearing (bantalan) = 6203ZZ seperti contoh di atas, kode
pertama adalah angka 6 yang menyatakan bahwa tipe bearing tersebut adalah
Single-Row Deep Groove Ball Bearing ( bantalan peluru beralur satu larik).
Untuk kode R8-2RS, maka kode pertama (R) yang menandakan bahwa
bantalan tersebut merupakan bantalan berkode satuan inchi.
b. Kode kedua (seri bantalan)
Kode kedua menyatakan seri bearing untuk menyatakan ketahanan dari
bantalan tersebut. Seri penomoran adalah mulai dari ketahan paling ringan sampai
paling berat
8 = Extra thin section
9 = Very thin section
0 = Extra light
1 = Extra light thrust
2 = Light
3 = Medium
4 = Heavy
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
47
Jika kode pertama adalah huruf, maka bantalan tersebut adalah bearing inchi
seperti contoh (R8-2RS ) maka kode kedua ( angka 8 ) menyatakan besar diameter
dalam bantalan di bagi 1/16 inchi atau = 8/16 inchi.
c. Kode ketiga dan keempat (diameter dalam bantalan)
Untuk kode 0 sampai dengan 3, maka diameter bore bearing adalah sebagai
berikut:
00 = diameter dalam 10mm
01= diameter dalam 12mm
02= diameter dalam 15mm
03= diameter dalam 17mm
Selain kode nomor 0 sampai 3, misalnya 4, 5 dan seterusnya maka diameter
bore bearing dikalikan dengan angka 5 misal 04 maka diameter bore bearing = 20
mm
d. Kode terakhir (jenis bahan penutup bantalan)
Pengkodean ini menyatakan tipe jenis penutup bantalan ataupun bahan
bantalan. seperti berikut :
1. Z Single shielded ( bearing ditutuipi plat tunggal)
2. ZZ Double shielded ( bearing ditutupi plat ganda )
3. RS Single sealed ( bearing ditutupi seal karet)
4. 2RS Double sealed ( bearing ditutupi seal karet ganda )
5. V Single non-contact seal
6. VV Double non-contact seal
7. DDU Double contact seals
8. NR Snap ring and groove
9. M Brass cage
2.5.3 Rumus Perhitungan
Tekanan operasi minimum dari bantalan adalah :
p= ZN4.75× 106 ( d
c )2
( 1d+1 )N /mm2 (Khurmi , Machine Design, hal 977)
Dimana :
p= tekanan minimal (N/mm2)
Z = viskositas pelumasan (kg/m.s)
N = putaran bearing (rpm)
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
48
d = diameter journal (mm)
c = selisih dari diameter journal dan diameter bearing (mm)
Umur rancangan dapat dihitung dengan :
(R. L. Mott, Machine Elements, hal 611)
Beban dinamik pada bearing dapat dihitung dengan :
(R. L. Mott, Machine Elements, hal 611)
Hubungan beban dan umur
(R. L. Mott, Machine Elements, hal 606)
P = Beban (lb)
L = Umur rancangan (h)(rpm)(60min/h) = (putaran)
k = 3.00 untuk ball bearing
k = 3.33 untuk roller bearing
Penyesuaian tingkat umur untuk keandalan
(R. L. Mott, Machine Elements, hal 616)
Dimana :
L10 = Umur dalam juta putaran untuk keandalan 90 %
LaR = Umur disesuaikan untuk keandalan
CR = Faktor peyesuaian untuk keandalan
2.6 Key (Pasak)
Pasak adalah bagian dari elemen mesin yang digunakan menahan elemen mesin
lainnya agar terjaga putaran relatif antara poros dengan elemen mesin lainnya.
Karena distribusi tegangan secara aktual untuk menyambung pasak ini tidak
dapat diketahui secara lengkap maka dalam perhitungan tegangan disarankan
menggunakan faktor keamanan sebagai beruikut :
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
49
1. Untuk beban torsi yang konstan (torque steady) N = 1.5
2. Untuk beban yang mengalami beban kejut rendah N = 2,5
3. Untuk beban kejut besar terutama beban bolak-balik N = 4,5
Macam-macam pasak yang digunakan dalam mesin antara lain:
a. Pasak Benam
Merupakan pasak memanjang yang paling banyak digunakan . Pasak ini
dipasang pada konstruksi roda yang dapat digesekkan pada poros alur pasak ini
dibuat sejajar dengan kelonggaran 0,2-0,4 mm.
Gambar 2.70 Pasak BenamSumber: Dobrovosky (1995:172)
b. Pasak Belah
Pasak belah mudah dibuat, tetapi membuat poros lebih lemah. Dengan pasak
ini torsi yang diteruskan kecil
Gambar 2.71 Pasak BelahSumber: Dobrovosky (1995:170)
c. Pasak Tirus
Pasak Tirus Dibuat dengan kemiringan 1 : 100 dengan satu ujungnya sebagai
kepala untuk memasang dan melepas pasak. Pemasangan pasak ini dengan dipress
sehingga torsi diteruskan melalui gesekan selain pasak ini tidak teliti dan pusat.
Dapat bergeser sehingga sedikit eksentris terhadap poros.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
50
Gambar 2.72 Pasak TirusSumber: Dobrovosky (1995:172)
d. Pasak Tangensial
Memberikan sambungan kuat sekali karena poros dalam arah keliling
(tangensial) tegang. Torsi dan kejutan besar dapat ditahan oleh pasak ini. Pelemahan
akibat alur pasak lebih kecil tapi luas satu sama lain membuat sudut 120 o ukuran
tinggi pasak dan tebal.
Gambar 2.73 Pasak TangensialSumber: Dobrovosky (1995:170)
e. Pasak Bulat
Dipergunakan untuk torsi yang kecil . pembuatan lubang dibuat setelah dan
poros terpasang.
Gambar 2.74 Pasak BulatSumber: Dobrovosky (1995:169)
Rumus perhitungan untuk merancang pasak adalah sebagai berikut:
Panjang Pasak sesuai dengan kebutuhan dan dimensinya
W = Lebar Pasak
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
51
H = Tinggi Pasak
L = Panjang Pasak
Ss = Tegangan Geser
Gaya (F)
F= T2 D
dimana T=FD2
Tegangan Geser
Ss= FA
dimana A= Lw
Tegangan Komposisi
T=Ss .W . L . D2
2.7 Kopling (Coupling)
Kopling adalah suatu mekanisme yang dirancang mampu
menghubungkan dan melepas/memutuskan perpindahan tenaga dari suatu benda
yang berputar kebenda lainnya.
Gambar 2.75 KoplingSumber: L.Mott (2004:513)
Pada bidang otomotif ,kopling digunakan untuk memindahkan tenaga
motor keunit transmisi.dengan menggunakan kopling, pemindahan gigi-gigi
trasmisi dapat dilakukan, kopling juga memungkinkan motor juga dapat berputar
walaupun transmisi tidak dalam posisi netral.
2.7.1 Penggunaan Kopling
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
52
Secara garis besar penggunaan kopling antara lain sebagai berikut :
a. Untuk menjamin mekanisme dan karakteristik getaran yang terjadi akibat
bagian – bagian mesin berputar.
b. Untuk menjamin hubungan antara poros yang digerakkan yang dibuat secara
terpisah.
c. Untuk mengurangi beban lanjut atau hentakan pada saat melakukan transmisi
dari poros penggerak ke poros yang akan digerakkan.
Dalam penggunaan kopling sering kita jumpai beberapa gangguan –
gangguan atau masalah, antara lain :
a. Biasanya pada kopling sering terjadi keausan antara kedua permukaan
kontak dan akan mengakibatkan kehilangan tenaga.
b. Beban yang terlalu besar atau pegas tidak dapat lagi menjadi gigi – gigi yang
tetap tertekan, maka kopling akan menggelincir dan bersamaan dengan
terdengarnya suara menyentak.
c. Akibat dari penggunaan kopling pada permesinan, poros yang digerakkan
selalu mendapat tekanan yang melewati batas ketentuan dari kemampuan
sebuah kopling dan berakibat kopling akan cacat, patah atau sebagainya
Untuk mengatasi masalah yang terjadi tersebut, maka dalam perencanaan
kontruksi kopling kita harus memperhatikan hal – hal sebagai berikut :
a. Aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukan kecil
b. Kopling harus dapat dipasang dan dilepas dengan mudah
c. Dapat mencegah pembebanan lebih
d. Kopling harus ringan, sederhana dan semurah mungkin dan mempunyai
garis tengah yang sekecil mungkin.
e. Bagian yang menonjol harus dicegah dan ditutupi sedemikian rupa sehingga
tak berbahaya.
f. Garis sumbu yang hendak harus sejajar dan disambung dengan tepat
terutama apabila kopling tidak fleksibel atau tidak elastis.
g. Titik berat kopling sebanyak mungkin harus terletak pada garis sumbu poros,
dan kopling harus mengalami keseimbangan dinamis kalau tidak kopling
akan berayun (apabila titik berat terletak pada garis sumbu maka kopling
telah diseimbangkan secara statik)
h. Pada ukuran – ukuran aksial dan radial harus ditentukan batas – batasnya.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
53
2.7.2 Klasifikasi Kopling
Ditinjau dari bentuk dan cara kerjanya, kopling dapat dibedakan atas tiga
golongan yaitu :
2.7.2.1 Kopling Tetap
Kopling tetap adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus
dan pemutus putaran dan daya, namun tidak dapat memutuskan hubungan kerja
antara poros penggerak dan poros yang digerakkan bila salah satu sedang
bekerja, dan sumbu kedua poros harus terletak pada satu garis lurus atau dapat
sedikit berbeda sumbunya. Kopling tetap terdiri dari :
1. Kopling Kaku
Kopling kaku digunakan apabila kedua poros harus dihubungkan
dengan sumbu segaris. Kopling ini dipakai pada poros mesin dan transmisi
umum di pabrik – pabrik.
kopling ini terdiri dari beberapa macam antara lain :
a. Kopling Bus
Kopling bus terdiri atas sebuah selongsong ( bus ) dan baut – baut
yang dibenamkan pada kedua poros. Dan sering juga dipakai berupa pasak
yang dibenamkan pada ujung – ujung poros.
Pada saat pemasangannya harus dijaga agar sumbu kedua porosnya
berada pada satu garis lurus. Kopling ini mempunyai kontruksi yang
sangat sederhana dan harganya murah. Kopling ini hanya digunakan untuk
mentrasmisikan daya – daya kecil.
Gambar 2.76 Kopling Bus
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
54
Sumber: Sularso (2000:30)
b. Kopling Flens Kaku
Kopling flens kaku terdiri dari atas naf dengan flens yang terbuat
dari besi cor atau baja cor dan dipasang pada ujung poros dengan diberi
pasak serta diikat dengan baut pada flensnya. Kopling ini tidak
mengizinkan sedikitpun ketidaklurusan sumbu kedua poros serta tidak
dapat mengurangi tumbukan getaran transmisi. Pada saat pemasangan
sumbu kedua poros harus terlebih dahulu diusahakan segaris dengan tepat
sebelum baut – baut flens dikeraskan.
Gambar 2.77 Kopling Flens Kaku Sumber: Sularso (2000:30)
c. Kopling Flens Tempa
Pada kopling flens tempa masing – masing ujung poros terdapat
flens yang dilas atau ditempa dan kedua flens diikat dengan baut – baut.
Pada kopling ini momen dipindahkan melalui pergeseran baut atau
pergesaran antara kedua flens.
Gambar 2.78 Kopling Flens Tempa Sumber: Sularso (2000:30)
d. Kopling Bumbungan Tekan Minyak
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
55
Kopling bumbungan tekan minyak terdiri dari sebuah bumbungan
yang bagian dalamnya berbentuk lurus dan tabung yang bagian luarnya
juga berbentuk tirus yang sama dengan bagian dalam silinder. Minyak atau
gemuk dipres dengan tekanan tinggi melalui tabung berulir ditengah –
tengah bus ( bumbungan ) sehingga batang tertekan. Sambungan jepit yang
ditimbulkan dapat memindahkan momen – momen putaran yang besar
karena gesekan.
Gambar 2.79 Kopling Bumbungan Tekan Minyak Sumber: Sularso (2000:30)
2. Kopling Luwes (Fleksibel)
Kopling luwes atau fleksibel ini digunakan apabila kedudukan yang
baik antara kedua ujung poros satu sama lain tidak dapat diharapkan sehingga
kedua ujung poros itu disambungkan sedemikian rupa sehingga dapat
bergerak satu sama lain.
Dalam hal ini kita dapat mengenal tiga bentuk kefleksibelan yaitu
dalam arah aksial, radial, dan poros satu sama lain mengepit kedua sudut.
Kopling ini terdiri dari : kopling roda gigi, kopling universal.
a. Kopling Roda Gigi
Kopling roda gigi kedua poros dilengkapi dengan naf bergigi,
dimana sisi gigi dan puncak gigi sedikit banyak berbentuk bulatan. Gigi ini
merangkap didalam sistem gigi dalam sebuah longsongan yang cocok dan
menyambung kedua naf, lubang ulir dalam naf berfungsi untuk melepas
baut.
Kopling seperti pada gambar memperbolehkan kefleksibelan
sedikit arah aksial dan radial, disamping itu poros dapat membuat sudut
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
56
kecil satu dengan yang lain dan mampu memindahkan momen yang sangat
besar.
Gambar 2.80 Kopling Roda Gigi Sumber: Sularso (2000:30)
b. Kopling Universal
Kopling universal dipakai untuk menyambung dua poros yang
tidak terletak dalam sebuah garis lurus atau yang garis sumbunya saling
memotong
Gambar 2.81 Kopling Universal Sumber: Sularso (2000:30)
3. Kopling Elastis
Pada kopling ini elemennya terbuat dari karet buatan atau pegas baja
yang menyambung kedua bagian yang dipasang pada poros yang hendak
disambung.
Dengan kopling elastis dicoba untuk diperoleh:
a. Mengatasi timbulnya kejutan-kejutan pada saat pemindahan momen
putaran.
b. Peredam getaran torsi
c. Koreksi terhadap penyimpangan kecil pada letak poros.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
57
d. Meredam getaran – getaran yang timbul dalam mesin beban.
e. Isolasi listrik untuk poros yang disambung.
Dari kontruksinya kebanyakan kopling – kopling elastis juga fleksibel
sehingga pergeseran memanjang, melintang dan posisi serong poros – poros
itu dalam keadaan terbatas juga memungkinkan dan dapat juga memberikan
putaran sudut kecil antara sambungan ujung – ujung poros. Kerugian yang
timbul adalah berupa panas, sehingga sifat – sifatnya berubah atau
elastisitasnya hilang.
Kopling ini terdiri dari kopling piringan karet, kopling piringan karet,
kopling cincin karet, kopling ban karet, kopling selongsong pena.
a. Kopling Piring Karet
Pada kopling ini momen dipindahkan lewat sebuah elemen yang
berbentuk bintang dari karet. Kedua perubahan kopling adalah identik dan
dilengkapi dengan cakar yang sesuai dalam rumpangan dalam ban
Gambar 2.82 Kopling Piring Karet Sumber: Sularso (2000:30)
b. Kopling Ban Karet
Kopling ini sebuah ban yang sangat elastis yang terdiri dari karet
dengan lapisan yang ditenun dan ditekan oleh dua buah cincin penekan
pada flens kedua paruhan kopling. Kopling ini dapat bekerja dengan baik
meskipun sumbu kedua poros yang dihubungkan tidak lurus dan dapat
meredam tumbukan dan gesekan yang terjadi pada transmisi. Di samping
itu pemasangan dan penukaran ban karet dapat dilakukan tampa banyak
kesulitan, jika daya elastisnya telah berkurang dan hubungan listrik antara
kedua poros dapat dicegah.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
58
Gambar 2.83 Kopling Karet Ban Sumber: Sularso (2000:30)
c. Kopling Selongsong Pena
Kopling ini terdiri dari dua paruh yang identik dilengkapi dengan
pena penggerak dan lubang dalam jumlah yang sama. Dalam lubang ini
dipasang pena dengan selongsong untuk paruhan kopling yang lain.
Keuntungan kopling ini yaitu aman tembusan aliran, artinya bahwa tidak
memungkinkan aliran berjalan dari bagian kopling yang satu ke bagian
kopling yang lain.
Kopling ini juga memiliki keburukan yaitu tidak cocok dalam
lingkungan yang sangat panas. Prinsip kerja kopling ini yaitu mengambil
daya elastis pada perubahan bentuk elemen – elemen yang elastis dan
peredam terjadi oleh gesekan pada waktu terjadi perubahan bentuk.
Gambar 2.84 Kopling Selongsong Pena (Karet Bintang)Sumber: Sularso (2000:30)
2.7.2.2 Kopling Fluida
Kopling fluida yaitu kopling yang meneruskan dan memutuskan daya
melalui fluida sebagai zat perantara dan diantara kedua poros tidak terdapat
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
59
hubungan mekanis. Kopling ini sangat cocok untuk memindahkan putaran tinggi
dan daya yang besar. Keuntungan kopling ini yaitu getaran dari sisi penggerak
dan tumbukan dari sisi beban tidak saling diteruskan demikian juga pada saat
pembebanan lebih, penggerak mulanya tidak akan terkena momen yang
melebihi batas kemampuannya sehingga umur mesin menjadi lebih panjang.
Gambar 2.85 Kopling Fluida Sumber: Sularso (2000:44)
2.7.2.3 Kopling Tak Tetap
Kopling tak tetap adalah suatu elemen mesin yang dapat memutuskan
dan menghubungkan dari poros penggerak ke poros yang digerakkan dengan
putaran yang sama dalam meneruskan daya, serta dapat melepaskan kedua
hubungan poros tersebut pada keadaan diam maupun berputar.
Sifat – sifat kopling ini adalah :
Poros output relatif bergerak terhadap poros input
Pemutusan hubungan dapat terjadi pada saat kedua poros berputar maupun
tidak berputar.
Klasifikasi kopling ini adalah sebagai berikut : kopling cakar, kopling
plat, kopling kerucut, kopling friwil.
1. Kopling Cakar
Kopling ini digunakan untuk meneruskan momen yang kontak positif
atau tanpa ada gesekan sehingga tidak ada terjadi slip. Pada tiap bagian
kopling mempunyai cakar yang satu sama lain sesuai dan salah satu dari
separuh itu harus dapat disorongkan secara aksial.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
60
Gambar 2.86 Kopling Cakar SpiralSumber: Sularso (2000:58)
2. Kopling Pelat
Kopling plat adalah kopling yang menggunakan satu plat atau lebih
yang dipasang diantara kedua poros serta membuat kontak dengan poros
tersebut sehingga terjadi penerusan daya melalui gesekan antara sesamanya.
Kontruksi kopling ini cukup sederhana dan dapat dihubung dan lepaskan
dalam keadaan berputar kopling plat ini dapat dibagi atas kopling plat
tunggal, dan kopling plat banyak.yatu berdasarkan banyaknya plat gesek yang
dipakai, kopling ini juga dibedakan atas kopling kering dan kopling basah,
serta atas dasar kerjanya yaitu : manual, hidrolik, numatik, dan
elektromagnetik.
Gambar 2.87 Kopling PelatSumber: Sularso (2000:62)
3. Kopling Kerucut
Kopling kerucut adalah suatu kopling gesek dengan kontruksi
sederhana dan mempunyai keuntungan dimana dengan gaya aksial yang kecil
dapat memindahkan momen yang besar.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
61
Gambar 2.88 Kopling KerucutSumber: Sularso (2000:73)
4. Kopling Friwel
Kopling ini adalah kopling yang dapat lepas dengan sendirinya, bila
poros penggerak berputar lebih lambat atau dalam arah berlawanan dari poros
yang digerakkan.
Gambar 2.89 Kopling Friwel Sumber: Sularso (2000:76)
2.7.3 Komponen Utama Kopling
a. Roda Penerus
Selain sebagai penstabil putaran motor,roda penerus juga berfungsi
sebagai dudukan hampir seluruh komponen kopling.
b. Pelat Kopling
Kopling berbentuk bulat dan tipis terbuat dari plat baja berkualitaas
tinggi. Kedua sisi plat kopling dilapisi dengan bahan yang memiliki koefesien
gesek tinggi. Bahan gesek ini disatukan dengan plat kopling dengan
menggunakan keling (rivet)
c. Pelat Tekan
Pelat tekan kopling terbuat dari besi tuang.pelat tekan berbentuk bulat
dan diameternya hampir sama dengan diameter plat kopling. salah satu sisinya
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
62
(sisi yang berhubungan dengan plat kopling) dibuat halus, sisi ini akan menekan
plat kopling dan roda penerus, sisi lainnya mempunyai bentuk yang disesuaikan
dengan kebutuhan penempatan komponen kopling lainnya.
d. Unit Plat Penekan
Sebagai satu kesatuan dengan plat penekan, pelat penekan dilengkapi
dengan sejumlah pegas spiral atau pegas diaphragma. tutup dan tuas penekan.
Pegas digunakan untuk memberikan tekanan terhadap pelat tekan, pelat kopling
dan roda penerus. jumlah pegas (kekuatan tekan) disesuikan dengan besar daya
yang harus dipindahkan
e. Mekanisme Penggerak
Komponen penting lainnya pada kopling ialah mekanisme pemutusan
hubungan (tuas tekan). mekanisme ini di lengkapi dengan bantalan bola,
bantalan bola diikat pada bantalan luncur yang akan bergerak maju/mundur pada
sambungan. Bantalan bola yang dilengkapi dengan permukaan tekan akan
mendorong tuas tekan
f. Rumah Kopling
Rumah kopling terbuat dari besi tuang atau aluminium. rumah kopling
menutupi seluruh unit kopling dan mekanisme penggerak. rumah kopling
umumnya mempunyai daerah terbuka yang berfungsi sebagai saluran sirkulasi
udara.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
63
BAB IIIMETODE PERANCANGAN
3.1 Metode Perancangan
Dalam mendesain sebuah komponen mesin, tidak ada aturan yang jelas.
Permasalahan dapat dicoba dengan beberapa cara. Tetapi prosedur umum yang dapat
digunakan untuk memecahkan permasalahan dapat mengikuti beberapa menurut
“General Procedure in Machine Design” yaitu :
1. Recognition of need (kebutuhan)
Pertama-tama, membuat pernyataan lengkap dari masalah, menunjukkan
kebutuhan, tujuan atau tujuan yang mesin harus dirancang
2. Mekanisme (mechanism)
Pilih mekanisme yang mungkin atau kelompok mekanisme yang akan memberikan
gerakanyang diinginkan.
3. Analisa gaya (Analysis of force)
Cari gaya yang bekerja pada setiap anggota mesin dan energi ditransmisikan oleh
masing-masing anggota.
4. Pemilihan bahan (Material selection)
Pilih bahan yang paling cocok untuk masing-masing anggota dari mesin.
5. Desain komponen (Design of elements)
Cari ukuran masing-masing anggota dari mesin dengan mempertimbangkan gaya
yang bekerja pada anggota dan tekanan yang diperbolehkan untuk material yang
digunakan. Perlu diingat bahwa setiap anggota tidak boleh membelokkan atau
merusak daripada batasyang diperbolehkan.
6. Modifikasi (modification)
Mengubah ukuran anggota yang setuju dengan pengalaman masa lalu dan penilaian
untuk memfasilitasi pembuatan. Modifikasi juga mungkin diperlukan dengan
pertimbangan manufaktur untuk mengurangi biaya keseluruhan.
7. Gambar mesin (Detailed drawing)
Menggambar gambar rinci dari setiap komponen dan perakitan mesin dengan
spesifikasi lengkap untuk proses manufaktur yang disarankan.
8. Produksi (Production).
Komponen, sesuaigambar, diproduksi di bengkel.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
64
3.2 Spesifikasi Transmisi
Gambar 3.1 : Bentuk susunan transmisi sand mollenSumber : Dokumentasi pribadi
Tabel 3.1 Elemen Transmisi sand mollen
No
Elemen Transmisi Jumlah
1 Pasak 42 Gear 13 poros 24 Bevel gear 15 Bearing 46 Pulley 27 Belt 18 Pinion 19 Motor 1
Mesin sand mollen yang di desain memiliki spesifikasi sebagai berikut :
1. Beban maksimum yang direncanakan pada proses penggilingan sebesar diabaikan.
2. Besar putaran poros akhir sebesar 14 rpm.
3. Besar putaran motor yang digunakan sand mollen sebesar 1750 rpm dengan daya 2
hp.
4. Jarak antara poros motor dengan poros transmisi tidak boleh lebih dari 15 inci.
Jenis transmisi yang digunakan pada desain mesin sand mollen yaitu transmisi
roda gigi dan sabuk. Transmisi roda gigi dipilih karena dapat memindahkan atau
mentransmisikan daya yang lebih besar dan lebih tepat, keberadaan gigi dan gesekan.
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
Pasak
Gear
Pulley 2
Belt
MotorBevel gear
Pulley 1
Bearing
PinionPoros II
65
yang kecil/minim dapat mencegah slip, sedangkan transmisi sabuk ini dipilih karena
beban yang tidak besar pada sand mollen dan tidak memerlukan kopling pada sistem
transmisinya.
3.3 Langkah – langkah Perancangan
1. Observasi gaya sand mollen, gaya tangensial untuk sand mollen dan putaran efektif
poros sand mollen.
2. Menentukan diameter sand mollen.
3. Menghitung torsi untuk sand mollen.
4. Menghitung daya untuk sand mollen.
5. Mencari motor yang sesuai dengan daya untuk sand mollen.
6. Mendapatkan daya yang ditransmisikan.
7. Menetukan jenis transmisi yang digunakan.
8. Menentukan elemen – elemen pada transmisi.
9. Menghitung elemen – elemen pada transmisi berdasarkan tenaga motor.
10. Mendapatkan dimensi dan bahan dari elemen – elemen pada transmisi.
3.3 Langkah-Langkah Perancangan
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
66
Diagram alir perancangan transmisi Kincir Air
Diagram alir perancangan transmisi Chain dan Sprocket
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
Perancangan pasak
Data spesifikasi dan desain transmisi
Perancangan bearing
Perancangan poros
Perancangan spur gear
Perancangan chain dan sprocket
Diketahui : 120 rpm input, daya 0,7 HP
Mulai
Selesai
67
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
A
Menghitung Safety Factor
Menghitung beban transmisi
Menghitung kecepatan pitch line
Menghitung diameter sprocket besar
Menghitung diameter sprocket kecil
Menentukan lebar minimum roller dan Breaking load
Menentukan diameter roller
Menghitung kekuatan desain
Memilih Jumlah gigi pada sprocket
Menghitung Velocity Ratio
Diketahui n1= 120 rpm, n2 513
rpm ,p = 0,7 HP
Mulai
A
VR=n 2n 1
Tabel 4.1(Terlampir)
Tabel 4.12 (Terlampir)
Tabel 4.12 (Terlampir)
Tabel 4.12 (Terlampir)
D 1=P cosec( 180T 1 )
Vt=π x D 1 xn 160
D 2=P cosec( 180T 2 )
W = PVt
SF=WBW
68
Diagram alir perancangan Spur gear
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
Menghitung Jarak antar pusat
Koreksi jarak antar pusat
Selesai
Data spesifikasi dan desain belt dan pulley
CD'=40 x P
CD = CD’ - 3
Menghitung jumlah mata rantai K=T 1+T 2
2+
2(CD)P
+[T 2−T 12 ]
2
xPx
Menghitung panjang rantai L = K x Pitch
69
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
B
Bending geometry factor
Gambar 4.1 (Terlampir)
NP = Pd.modul
VR=nP
nG
VR= NGN P
NG = Np (VR)
nG = np (Np/NG)
C = (Np+NG)
2 Pd
Untuk pinion = DP= N P
Pd
Untuk Gear = DG
= N G
PdTabel 4.3 (Terlampir)
Mulai
Diketahui p = 0,7HP, n1= 513 rpm ,n2 = 2052
Menentukan diametral pitch awal
Menentukan jumlah gigi pada pinion kecil
Menghitung nominal velocity ratio
Menghitung perkiraan jumlah gigi Gear
Menghitung rasio kecepatan aktual
Menghitung kecepatan output aktual
Menghitung diameter pitch, jarak antar pusat
Menghitung lebar gear dan pinion
Menentukan quality number
B
70
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016Menghitung contact stress untuk pinion dan
roda gigi besar
C
Gambar 4.2 (terlampir)
F/dp
Tabel 4.4 (Terlampir)
Face Width= 12/Pd
SF = 1,0
Gambar 4.4 dan 4.6 (Terlampir)
Tabel 4.5 ( Terlampir)
Stap = Stp KR(SF )
YNp
StaG = StG KR(SF )
YNp
sc=Cp
√ W t .K O .K s . K M . KV
F . Dp . I
71
Diagram alir perancangan Poros I
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
Tabel 4.8 (Terlampir )
SacP = ScP
KR SF
ZNP
SacG = ScG
K R SF
Z NG .CH
72
Diagram alir perancangan Poros II
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
Torsi = 60 P2 π n
FB = TD2
D=3√ 32 x N
π √( Kt x MmaxS ' n )
2
+ 34 ( T
Sy )2
DiketahuiD sprocket = 0,287 m
N sprocket= 120 rpm p = 0,7 Hp
Menghitung Torsi
Menghitung gaya pada sprocket
Menghitung dan membuat diagram bidang geser dan momen
Menghitung Diameter poros
Mulai
Data spesifikasi dan desain poros
Selesai
73
…
Diagram alir perancangan Pasak I
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
Selesai
Data spesifikasi dan desain poros
Mulai
Menghitung diameter poros
Menghitung dan membuat diagram bidang geser dan bidang momen
Menghitung gaya pada gear bevel
Menghitung gaya pada gear
Menghitung torsi
DiketahuiD Gear = 0,127 m
N pulley = 513 rpmP = 0,7 HP
Torsi = 60 P2 πn
Ft3 = T .2
Dgear
Ft4 = T .2
Dgear bevel
D =
3√ 32 x Nπ √( Kt x Mmax
S ' n )2
+ 34 ( T
Sy )2
74
Diagram alir perancangan Pasak II
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
Diketahui :D poros = 1,06 in
N = 2T gear = 367,5 lb.in
Menghitung standart key dimension
Menentukan bahan pasak
Menghitung tegangan geser maksimum
Menentukan panjang pasak minimum
Data spesifikasi dan desain pasak
Selesai
Mulai
Mulai
Y = D−√ D2−W 2
2 ,S=
D−H √D 2−W 2
2
AISI 1020 HR Steel
Td= 0,5.30 .103
2
L= 2. T
Td . D .W
Menentukan lebar dan tinggi pasak Tabel 4.7 (terlampir)
75
Diagram alir perancangan Bearing
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
Diketahui :D poros = 0,905 inch
N = 2T gear = 367,5 lb.in
Menghitung standart key dimension
Menentukan bahan pasak
Menghitung tegangan geser maksimum
Menentukan panjang pasak minimum
Data spesifikasi dan desain pasak
Selesai
Mulai
Menentukan bearing number yang tertera pada tabel
AISI 1020 HR Steel
Td= 0,5.30 .103
2
L = 2. T
Td . D .W
Y = D−√ D2−W 2
2 ,S=
D−H √D 2−W 2
2
Menentukan lebar dan tinggi pasakTabel 4.7 (terlampir)
76
TUGAS BESAR ELEMEN MESIN SEMESTER GANJIL 2015/2016
C = 350 x¿ C =
PdFlFN
Tabel 4.10 (Terlampir)