BAB II DASAR TEORI

BAB II
DASAR TEORI
2.1 Konsep Perencanaan Sistem Transmisi
Pada perancangan suatu kontruksi hendaknya mempunyai suatu konsep
perencanaan. Untuk itu konsep perencanaan ini akan membahas dasar-dasar teori
yang akan dijadikan pedoman dalam perancangan. Pada perancangan ini bagian
elemen alat yang akan direncanakan atau diperhitungkan adalah:
1. Motor
2. Daya
3. Pulley
4. Sabuk V-Belt
5. Poros
2.1.1 Motor
Motor adalah suatu komponen utama dari sebuah kontruksi permesinan
yang berfungsi sebagai penggerak. Gerakan yang dihasilkan oleh motor adalah
sebuah putaran poros. Komponen lain yang dihubungkan dengan poros motor
adalah pulley ataupun roda gigi yang kemudian dihubungkan dengan sabuk
ataupun rantai. Menurut jenisnya motor terbagi menjadi 2 yaitu motor bakar dan
motor listrik.
Motor bakar dibedakan menjadi 2 jenis yaitu motor bensin dan motor
diesel. Motor bensin termasuk ke dalam jenis motor bakar torak. Proses
pembakaran bahan bakar dan udara di dalam silinder (internal combustion
engine). Motor bakar bensin dilengkapi dengan busi dan karburator yang
membedakanya dengan motor diesel.
Motor listrik adalah motor yang berputar karena adanya sumber daya
listrik yang menghidupkan stator elektromotor sehingga menyebabkan terjadinya
medan magnet dan memicu rotor untuk berputar. Sumber tenaga dari motor listrik
adalah listrik dari PLN. Motor listrik dibagi menjadi beberapa tipe dengan
kebutuhan daya sesuai yang dibutuhkan.
5
6
2.1.2 Daya Penggerak
Secara umum daya diartikan sebagai kemampuan yang dibutuhkan untuk
melakukan kerja, yang dinyatakan dalam satuan Nm/s, Watt, ataupun HP. Untuk
menentukan
harga
daya
perlu
memperhatikan
beberapa
hal
yang
mempengaruhinya, diantaranya adalah harga gaya, torsi, kecepatan putar dan
berat yang bekerja pada mekanisme tersebut.
Berikut adalah rumus untuk mencari harga daya, gaya, torsi, kecepatan putar
dan berat:
a. Mencari harga daya (P):
Berdasarkan besar usaha atau energi tiap satuan waktu, daya dirumuskan:
P=
..................……………………………….……...…………….……(2.1)
Dimana:
P = Daya (watt)
w = Usaha (joule)
t = Waktu (second)
Berdasarkan gaya yang bekerja dan kecepatan, maka daya dapat dihitung dengan
rumus:
P = F.V …................................................................................................. (2.2)
Dimana:
P = Daya (Watt)
F = Gaya (N)
V = Kecepatan linier (m/s)
Berdasarkan torsi yang bekerja:
P = T . ω ……........................................................................................... (2.3)
….......……................................................................................(2.4)
T = I.α ……..............................................................................................(2.5)
Dimana:
T = Torsi (N.m)
ώ = Kecepatan Sudut (Rad/s)
N = Kecepatan (rpm)
I = Momen inersia (kg.m³)
α = Percepatan sudut (Rad/det²)
7
Berdasarkan putaran poros:
P=
.................................................................................................. (2.6)
Dimana:
N = Putaran poros (rpm)
T = Torsi (N.m)
P = Daya (watt)
b. Mencari harga gaya (F):
Gaya adalah suatu besaran yang menyebabkan benda bergerak.
2
F = m.a (N atau kg.m/s ) ….................................................................... (2.7)
Dimana:
2
F = Gaya (N atau kg.m/s )
m = Massa (kg)
2
a = Percepatan (m/s )
c. Mencari harga berat (W):
Berat suatu benda adalah gaya gravitasi yang bekerja pada benda itu.
W = m.g (N atau kg.m/s2) .................................................................... (2.8)
Dimana:
W = Berat (N atau kg.m/s2)
m = Massa (kg)
g = Percepatan gravitasi 10 m/s2
d. Mencari harga torsi (T):
Besarnya torsi merupakan hasil perkalian gaya dengan jarak terhadap sumbu:
T = F.r ……...............................................................................................(2.9)
Dimana:
T = Torsi (N.m)
F = Gaya (N)
r = Jarak terhadap sumbu (m)
8
2.1.3 Poros
Poros merupakan bagian yang berputar, dimana terpasang elemen
pemindah gaya, roda gigi, bantalan dan lain-lain. Poros biasa menerima bebanbeban tarikan, lenturan, tekan atau puntiran yang bekerja sendiri-sendiri maupun
gabungan satu dengan yang lainnya. Kata poros mencakup beberapa variasi
seperti shaft atau axle (as). Shaft merupakan poros yang berputar dimana akan
menerima beban punter, lenturan atau puntiran yang bekerja sendiri maupun
secara gabungan. Sedangkan axle (as) merupakan poros yang diam atau berputar
yang tidak menerima beban puntir. (R.S Khurmi, 2002)
Jenis poros antara lain:
a. Poros Transmisi
Poros ini akan mentransmisikan daya meliputi kopling, roda gigi, puli,
sabuk, atau sprocket rantai dan lain-lain. Poros jenis ini memperoleh beban puntir
murni atau puntir dan lentur.
b. Poros Spindle
Poros transmisi yang relatif pendek seperti pada poros utama mesin
perkakas, dimana beban utamanya beban puntiran. Syarat yang harus dipenuhi
poros ini adalah deformasi harus kecil, bentuk dan ukurannya harus teliti.
c. Poros Gandar
Poros ini dipasang diantara roda-roda kereta barang, yang tidak
mendapat beban puntir.
Untuk merencanakan suatu poros maka perlu memperhatikan hal-hal
sebagai berikut:
1. Kekuatan Poros
Suatu poros transmisi dapat mengalami beban punter atau gabungan antara
punter dan lentur, juga ada poros yang mendapatkan beban tarik atau tekan.
Maka suatu poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan
beban-beban di atas.
2. Kekakuan Poros
Meskipun suatu poros mempunyai kekuatan cukup tetapi jika lenturan
puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan
suara, karena itu disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus
9
diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani poros
tersebut.
3. Korosi
Baja tahan korosi dipilih untuk poros. Bila terjadi kontak fluida yang
korosi maka perlu diadakan perlindungan terhadap poros supaya tidak terjadi
korosi yang dapat menyebabkan kekuatan poros menjadi berkurang.
4. Bahan Poros
Poros untuk mesin biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin
dan finishing, baja konstruksi mesin yang dihasilkan dari ingot dari “kill”
(baja yang dioksidasikan dengan ferrosilicon dan dicor, kadar karbon
terjamin). Meskipun demikian, bahan ini kelurusannya agak kurang tetap dan
dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang seimbang. Porosporos untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari
baja paduan dengan pengerasan kulit yang tahan terhadap keausan.
2.1.4 Pemilihan bahan poros
Poros merupakan sebuah komponen dari mesin pencacah rumput yang
berperan penting dalam sistem transmisi. Poros ini berfungsi sebagai pemutar
pisau pencacah, selain itu poros juga berfungsi sebagai tempat dudukan pulley.
Poros penggerak ini berbentuk silinder dengan ukuran diameter 20 mm dan
panjang 280 mm. Poros penggerak ini ditempatkan pada dua bearing yang
simetris. Poros jenis ST37 memiliki kekuatan tarik sebesar 37 kg/mm2 atau sekitar
360-370 N/mm2. Bahan poros ini tergolong keras, ulet, tangguh, mampu las
dan mudah dikerjakan dengan mesin.
Dalam perhitungan poros dapat diketahui dengan melihat dari pembebanan:
a. Torsi yang terjadi pada poros:
............................................................................(2.10)
Keterangan:
T = Torsi pada poros (Nm)
P = Daya (watt)
N = Putaran poros (rpm)
10
b. Momen yang terjadi pada poros:
M = F . L ………..… … ………..............................................(2.11)
Keterangan:
M = Momen (Nmm)
F = Gaya yang terjadi (N)
L = Jarak terhadap gaya (mm)
c. Torsi Equivalen:
√
.....................................................................(2.12)
Keterangan:
Te = Torsi Equivalen (Nmm)
M = Momen bending atau lentur (Nmm)
T = Torsi (Nmm)
d.
Diameter Poros:
√
.......................................................................(2.13)
Keterangan:
d = Diameter poros (mm)
τ = Tegangan geser maksimum (N/mm2)
2.1.5 Pisau
Pisau pencacah adalah bagian terpenting dalam mesin pencacah rumput.
Pisau tersebut diutamakan dalam ketajamannya, oleh sebab itu bahan pisau
pencacah yang dipilih adalah Per daun pada mobil (Alloy steel), dengan ketebalan
0,7 mm. Alasan pemilihan bahan tersebut dikarenakan besi tersebut tahan karat,
sedikut lentur, tahan terhadap perubahan suhu, tidak mudah aus, mudah
difabrikasi sehingga mampu mencapai ketajaman maksimal dan kuat.
Baja paduan (Alloy steel) merupakan baja dengan campuran satu atau lebih
elemen seperti carbon, manganese, silicon, nickel, chromium, molybdenum,
vanadium, cobalt, dll. Fungsi utama dari elemen paduan yaitu untuk
meningkatkan atau “menyempurnakan” sifat-sifat mekanis dari baja. Sebagai
contoh nickel dapat memberi kekuatan pada baja dan dapat membantu baja dalam
11
proses pengerasan melalui quenching serta tempering. Chromium dapat mencegah
karat. Chromium serta molybdenum dapat membantu baja dalam meningkatkan
kemampuan pengerasan. Vanadium juga dapat meningkatkan kekuatan baja.
Baja paduan (Alloy steel) yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya
dibagi menjadi:

Low alloy steel, jika elemen paduannya ≤ 2,5 %

Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 %

High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %