BAB V

Fakultas Teknik
BAB IV
ANALISA & PERHITUNGAN ALAT
Pada pembahasan dalam bab ini akan dibahas tentang faktor-faktor
yang memiliki pengaruh terhadap pembuatan dan perakitan alat, gaya-gaya
yang terjadi dan gaya yang dibutuhkan.
Diharapkan dengan adanya analisa perhitungan terhadap alat ini, maka hasil
pembuatan pembuatan dan perakitan dari alat Aero-mechanical Conveyor ini
dapat diketahui secara lebih detail dan akurat.
Berdasarkan hal tersebut, maka penulis mencoba untuk mengadakan analisa
perhitungan yang dilakukan berdasarkan pengambilandata di lapangan dan
literatur-literatur dari buku referensi.
Adapun analisa perhitungan yang akan dilakukan sesuai dengan batasan
masalah yang penulis sudah ungkapkan pada bab I pendahuluan.
Aero-mechanical Conveyor
1
Fakultas Teknik
4.1
Perhitungan pada bagian Penggerak.
4.1.1. Perhitungan Besarnya Torsi ( beban ) pada Motor Penggerak ( Motor
Listrik ).
Perhitungan terhadap beasarnya torsi atau beban pada motor
bertujuan untuk mengetahui
besarnya daya ( kapasitas ) dari motor
penggerak yang akan digunakan pada alat ini.
Untuk menghitung torsi motor, perlu diketahui terlebih dahulu faktor-faktor
yang mempengaruhi beban pada motor, yaitu :

Berat material yang dibawa oleh disc

Berat dari disc

Berat dari rope/sling

Berat pulley
4.1.1.1. Berat material yang dibawa oleh Disc.
Material yang dipilih dalam perhitungan ini adalah material yang
mempunyai berat jenis terbesar, yaitu Pasir kering dengan berat jenis sebesar
144 lb/ft³ atau bila dikonversikan menjadi 2306 kg/m³.
Berat material dihitung dengan menggunakan rumus :
Wm
= ρ x Vt x g
dimana :
W m = Berat material yang dibawa oleh disc ( N )
ρ
= Berat jenis material ( kg/m³ )
Vt
= Volume material dalam satu siklus ( m³ )
g
=
Aero-mechanical Conveyor
percepatan gravitasi = 9,81 ( m/dt² )
2
Fakultas Teknik
Jumlah material yang dibawa/diangkut oleh disc dalam satu siklus dihitung
dengan cara sebagai berikut :
Jumlah disc efektif yang membawa material pada saat alat beroperasi ( dari
Feed-Housing sampai ke Discharge-Housing ) adalah sebanyak n buah
n =
t + ¼ Sd + ¼ Sf
p
dimana :
n = jumlah disc efektif dalam satu siklus
t = tinggi alat ( mm )
S d = keliling lingkaran discharge-housing ( mm )
S f = keliling lingkaran feed-housing ( mm )
p = jarak antar disc ( disc pitch ) dalam mm
n =
=
3.000 + ¼ ( 3,14 x 298 ) + ¼ ( 3,14 x 298 )
160
21,67 buah
dibulatkan menjadi n = 22 buah
Jumlah material antar disc adalah :
Vm
= Ax p
dimana :
V m = volume/jumlah material antar disc ( mm³ )
A
= luas penampang pipa bagian dalam ( mm² )
p
= jarak antar disc ( disc pitch ) dalam mm
A
=
¼ π x D²
Aero-mechanical Conveyor
( D = diameter bagian dalam pipa )
3
Fakultas Teknik
= ¼ x 3,14 x (76)²
=
4.534,16 mm²
V =
A x p
=
4.546,1 x 160
=
725.465,6
mm³
dalam satu siklus :
Vt
=
n x V
=
22 x 725.465,6
=
15.960.243,2 mm³
sehingga berat material dalam satu siklus :
W m = ρ x Vt
= ( 2306x10-9 ) x 15.960.243,2
= 361 N
4.1.1.2. Berat Disc.
Untuk menghitung berat disc, perlu dihitung lebih dahulu volume
disc yaitu :
Vd =
=
dimana :
A x td
¼ π x Dd² x td
Vd =
volume disc ( mm³ )
Dd =
diameter disc ( mm² )
td =
tebal disc ( mm )
diameter disc ( D d ) =
diameter pipa - clearance
clearance ( celah ) antara pipa dan disc adalah 2 mm, sehingga :
Aero-mechanical Conveyor
4
Fakultas Teknik
=
76 - ( 2 x 2 )
=
72 mm
Dd
Ketebalan disc diasumsikan sebesar 10 mm
Bahan yang digunakan untuk disc adalah polyurethane yang mempunyai
berat jenis ( ρ ) sebesar 59 lb/ft , dikonversikan menjadi 945,09 kg/m³.
Vd
= ¼ x 3,14 x ( 72 )² x 10
=
40.694,4 mm³
Jadi berat disc :
W d = ρ x V d x 9,81
= ( 945,09 ) x 10-9 x ( 40.694,4 ) x 9,81
=
0,378 N
Berat disc dalam satu siklus : W d = 0,378 x 22 = 8,316 N
4.1.2. Berat Wire Rope ( sling ) yang digunakan
Jenis Wire Rope (sling) yang dipilih untuk digunakan dalam
perancangan alat ini adalah jenis Galvanized Steel dengan ukuran sebagai
berikut :
Diameter Wire Rope ( D W ) = 6 mm
Panjang Wire Rope ( L W ) dihitung dengan cara :
LW = t + ½ Sd + ½ Sf
dimana :
t = tinggi alat ( mm )
S d = keliling lingkaran discharge-housing ( mm )
Aero-mechanical Conveyor
5
Fakultas Teknik
S f = keliling lingkaran feed-housing ( mm )
sehingga :
Lw
= 3.000 + ½ ( 935,72 ) + ½ ( 935,72 )
= 3.935,72
mm
= 3,936 m
Volume Wire rope :
V w = ¼ x 3,14 x ( 0,006 )² x 3,936
=
0,000111 m³
Berat Wire rope ( W w ) :
Ww = ρ x Vw x g
= 7850 x 0,000111 x 9,81
= 8,566 N
4.1.3. Berat Pulley yang digunakan
Dalam
perhitungan
kapasitas
motor
penggerak,
berat
pulley
sementara diabaikan, karena pulley duduk pada poros yang ditopang oleh
bantalan ( bearing ).
Dari data-data yang diperoleh dari perhitungan-perhitungan tersebut, maka
dapat dihitung besarnya kapasitas motor yang akan digunakan, yaitu dengan
cara :
P =
dimana :
2xπxNxT
60
P = Daya/kapasitas motor ( Watt )
Aero-mechanical Conveyor
6
Fakultas Teknik
N 2 = putaran pulley 2 ( rpm )
T = Torsi yang terjadi pada pulley 2 ( N.m )
Untuk menghitung putaran ( rpm) pada pulley 2, maka perlu diketahui
jumlah hasil ( output ) dari proses yang dilakukan oleh alat ini.
Material yang dipilih untuk diproses pada alat ini adalah Pasir Kering,
dimana jumlah yang dihasilkan sebesar 22 ton/jam atau 22.000 kg/jam,
sedangkan telah diketahui bahwa jumlah material yang dihasilkan dalam
satu siklus ( lintasan ) sebesar 0,16 m³ atau 36,8 kg.
Dalam satu siklus, panjang lintasan untuk membawa material adalah :
= 2 x t + ½ Sd + ½ Sf
= 2 x 3.000 + ½ x 935,72 + ½ x 935,72
= 6.936 m
Jumlah putaran dalam satu siklus ( lintasan ) sepanjang 6,936 m adalah :
=
6.936
935
= 7,412 putaran
untuk menghasilkan output material sebesar 366,67 kg/menit , maka :
N2
=
=
366,67
36,85
x 7,412
73,634 rpm ( dibulatkan menjadi 75 rpm )
Menghitung Torsi yang dialami oleh Feed-Housing dengan menggunakan
rumus:
Aero-mechanical Conveyor
7
Fakultas Teknik
T = F x r
dimana :
T = Torsi pada Feed-Housing ( Nm )
F
F =
Gaya pada Feed-Housing ( N )
r
Jari-jari feed-Housing ( m )
=
= Wm + Wd + Ww
=
361 + 8,316 + 8,566
=
377,88 N
T =
=
377,88 x ½ ( 0,298 )
56,3 Nm
sehingga Daya Motor ( P ) :
P =
2 x 3,14 x 75 x 56,3
60
=
441,955 Watt
=
0,44 kW
4.1.4. Perhitungan Dimensi Pulley yang digunakan.
Pada perencanaan dimensi/ukuran pulley, putaran motor disesuaikan agar
diperoleh
diameter
menggunakan
pulley
feed-housing
yang
proporsional
dengan
Gear Motor dengan perbandingan rasio 1 : 2, sehingga
putaran motor ( N 1 ) menjadi 700 rpm .
Untuk menghitung dimensi pulley feed-housing, rumus yang digunakan
adalah :
N1
N2
=
D2
D1
Aero-mechanical Conveyor
8
Fakultas Teknik
dimana :
N 1 = putaran motor dalam ( rpm )
N 2 = putaran feed-housing ( rpm )
D 1 = diameter pulley motor ( mm )
D 2 = diameter pulley feed-housing ( mm )
D2 =
=
700
75
x 40
320 mm
4.1.5. Perhitungan Sabuk - V.
Perhitungan sabuk-V yang dilakukan meliputi :
1. Panjang Sabuk-V.
2. Kecepatan linier Sabuk-V.
3. Sudut kontak.
4. Gaya tarik ( tegangan ) pada sabuk.
Panjang Sabuk-V ( L mm ).
Untuk menghitung panjang sabuk-V dapat digunakan rumus sebagai
berikut :
L = 2 . C + ½ . π ( D1 + D2 ) +
dimana :
1
4.C
( D1 + D2 )
( ref . Sularso, hal. 170 )
L = panjang keliling sabuk ( mm )
C = jarak sumbu poros ( mm )
D 1 = diameter pulley motor ( mm )
D 2 = diameter pulley feed-housing ( mm )
untuk menghitung jarak sumbu poros, digunakan rumus :
C = ( 1,5 sampai 2 ) x D 2
Aero-mechanical Conveyor
( ref . Sularso, hal. 166 )
9
Fakultas Teknik
=
2 x 320
=
640 mm
maka selanjutnya dapat dihitung panjang sabuk-V yaitu :
L = 2 ( 640 ) + ½ x 3,14 ( 320 + 40 ) +
1
4 x 640
( 320 - 40 )²
= 1280 + 565,2 + 30,65
= 1875,85 mm
Tabel 4.1. Panjang sabuk-V standar ( ref. Sularso, hal.168 )
Aero-mechanical Conveyor
10
Fakultas Teknik
dari table panjang sabuk-V standar diperoleh ukuran 74 inch dengan
L = 1880 mm
Kecepatan Sabuk-V ( L mm ).
Untuk menghitung kecepatan sabuk-V , maka dapat digunakan
rumus sebagai berikut :
V=
dimana :
π x D2 x N2
60
V = kecepatan sabuk dalam m/s
D 2 = diameter pulley 2 dalam m
N 2 = putaran pulley 2 dalam rpm
sehingga :
V=
=
3,14 x 0,320 x 75
60
1,256 m/s
Sudut Kontak - θ .
θ
Ф
Aero-mechanical Conveyor
11
Fakultas Teknik
Gambar 4.1. Sudut kontak
Sudut kontak – θ , dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
- untuk pulley kecil ( D 1 )
θ = ( 180° - 2 Ф )
π
( ref . RS. Khurmi, hal. 666 )
180
- untuk pulley besar ( D 2 )
θ = ( 180° - 2 Ф )
Sin Ф =
π
( ref . RS. Khurmi, hal. 666 )
180
r2 - r1
( ref . RS. Khurmi, hal. 666 )
C
r 1 = jari-jari pulley kecil ( ½ D 1 ) dalam mm
dimana :
r 2 = jari-jari pulley besar ( ½ D 2 ) dalam mm
C = jarak sumbu poros dalam mm
sehingga :
Sin Ф =
( 160 – 20 )
640
= 0,2188
Ф = 12,64 °
Untuk pulley kecil :
Aero-mechanical Conveyor
3,14
12
Fakultas Teknik
θ = { 180° - 2 ( 12,64° ) }
180
= ( 154,72° ) x ( 0,0174 )
= 2,692 rad
Untuk pulley kecil :
θ = { 180° + 2 ( 12,64° ) }
3,14
180
= ( 205,28° ) x ( 0,0174 )
= 3,5472 rad
Gaya Tarik ( tegangan ) pada sabuk.
F1
F2
θ
Ф
Gambar 4.2. Gaya Tarik pada sabuk
Untuk menghitung gaya tarik pada sabuk , terlebih dahulu dihitung sebagai
berikut :
- Daya rencana , P d :
P d = P x fc
dimana :
P d = Daya perencanaan ( Watt )
P
= Daya motor ( Watt )
fc
= faktor koreksi ( dilihat pada tabel 4.2 )
Aero-mechanical Conveyor
13
Fakultas Teknik
P d = 441,96 x 1,4
=
618,7 Watt
Tabel 4.2. Faktor Koreksi
Aero-mechanical Conveyor
14
Fakultas Teknik
- Torsi Rencana :
Dari persamaan pada halaman 7 diketahui rumus untuk menghitung
daya motor adalah :
P =
2xπxNxT
( Watt )
60
P d x 60
T =
2xπxN
618,7 x 60
T =
2 x 3,14 x 75
= 78,82 Nm
diketahui bahwa :
T = ( F 1 - F 2 ) x r ..................................... ( ref. RS. Khurmi, hal.664
)
dimana :
T = torsi rencana dalam Nm
F 1 = tegangan pada sisi tarik dalam N
F 2 = tegangan pada sisi kendor dalam N
r
= jari-jari pulley besar ( ½ D 2 ) dalam mm
sehingga :
T = ( F1 - F2 )
( F1 - F2 ) =
0,320
2
( 78,82 ) x 2
Aero-mechanical Conveyor
15
Fakultas Teknik
0,320
( F1 - F2 )
=
492,63
……………………. ( i )
diketahui juga persamaan sebagai berikut :
2,3 log
dimana :
F1
F2
= µ x θ Cosec α ………… ( ref. RS. Khurmi, hal.682 )
α = 20°
µ = 0,3
( dari tabel koefisien gesek )
sehingga :
2,3 log
log
F1
F2
F1
F2
F1
F2
F1
= ( 0,3 ) x ( 3,5472 ) x Cosec 20°
= 1,497
= 31,372
=
31,32 F 2 ……………………. ( ii )
Substitusi persamaan ( ii ) ke persamaan ( i ) , maka diperoleh :
( F1 - F2 )
31,32 F 2
F1
-
=
492,63
F2
=
492,63
F2
=
15,24 N
=
31,32 F 2
=
31,32 x 15,24
=
477,32 N
Aero-mechanical Conveyor
16
Fakultas Teknik
4.1.6. Perhitungan Pada Poros / Shaft.
Gambar dan perhitungan beban pada poros
F1
Bantalan
F2
W
Feed Housing
Pulley
Gambar 4.3. Poros
Data-data yang dibutuhkan dalam perhitungan adalah :

Gaya tarik sabuk pada sisi kencang , F 1 = 477,32 N

Gaya tarik sabuk pada sisi kendur , F 2 = 15,24 N

Berat feed housing , W f = 8,32 kg = 81,61 N
F AY
F DY
A
B
F BY
C
D
F CY
Gambar 4.4. Diagram gaya-gaya pada poros.
F DY = F 1 + F 2 + Wf
Aero-mechanical Conveyor
17
Fakultas Teknik
= 477,32 + 15,24 + 81,61
=
F AY =
=
574,17
N
Berat dari feed housing
81,61 N
Asumsi arah gaya :
-
arah gaya kebawah ( tanda panah kebawah ) negatif
-
arah gaya keatas ( tanda panah keatas ) positif
dari dimensi panjang poros diambil dua buah titik tumpu yaitu di bantalan
kiri ( B ) dan bantalan paling kanan ( C )
F DY
F AY
A
B
F BY
C
D
F CY
Σ My = 0 ( tumpuan di B )
( 81,61 x 38 ) + ( F CY x 67 ) - ( 574,17 x 117 ) = 0
3101,18 + 67 F CY - 67.177,89 = 0
F CY =
64.076,71
67
Aero-mechanical Conveyor
18
Fakultas Teknik
=
956,37 N
Σ Fy = 0
- 81,61 - 574,17 + F BY + 956,37 = 0
F BY =
- 300,59 N
81,61
300,59
A
B
( arah panah terbalik )
574,17
C
D
956,37
Gambar 4.5. Diagram gaya pada poros.
Tegangan Lentur dan Momen Lentur.
-
pada 0 ≤ X ≤ 38 mm
Q = - 81,61 N
M = 81,61 x 38 = 3100,8 Nmm
-
pada 38 mm ≤ X ≤ 105 mm
Q = - 81,61 - 300,59 = - 382,2 N
M = ( 81,61 x 105 ) + ( 300,59 x 38 ) = 19.991,47 Nmm
-
pada 105 mm ≤ X ≤ 155 mm
Q = - 81,61 - 300,59 - 956,37 = - 1338,57 N
M = ( 81,61 x 155 ) + ( 300,59 x 117 ) + ( 956,37 x 50 ) =
81,61
300,59
Aero-mechanical Conveyor
0
574,17
19
Fakultas Teknik
A
B
C
D
956,37
19.991,47 Nmm
3100,8 Nmm
0
Aero-mechanical Conveyor
20
Fakultas Teknik
Gambar 4.6. Diagram Momen Lentur.
maka :
ML di A = 0
ML di C = 19.991,47 Nmm = 1999,147 Ncm
T = 78,82 Nm ( Torsi rencana )
= 7882 Ncm
menentukan diameter poros minimum dengan tegangan puntir maksimum
menggunakan “ teori lingkaran Mohr “, bahwa tegangan puntir maksimum
adalah :
d =
√
dimana :
3
32 x n
π x Sy
√
ML² + T²
………..…. ( ref. Joseph E. Shigley )
d = diameter minimum di titik tumpu C ( tumpuan dengan
beban terbesar ) dalam mm
Sy = kekuatan mengalah/mulur dalam N/cm²
n = faktor keamanan
Aero-mechanical Conveyor
21
Fakultas Teknik
Dalam menghitung pemilihan bahan poros, maka diambil data dari tabel
sifat-sifat mekanis yang khas dari Baja Tahan Karat yang ditempa, yaitu :

Nomor UNS
:
S41600

Pengerjaan
:
Annealed dan ditarik pada 1400 °F

Kekuatan mengalah/mulur (Sy) : 37.715 N/cm²

Kekuatan tarik ( SUT )
:
61.356 N/cm²

Faktor keamanan ( n )
:
1,8
maka :
d =
=
=
√
3
√
32 x 1,8
( 3,14 ) x ( 37.715 )
( 0,000486 ) x
√
√
( 1999,147 )² + ( 7882 )²
66.122.512,73
1,58 cm = 15,8 mm
diameter rancangan poros dipilih sebesar = 20 mm
Tabel 4.3. Sifat-sifat mekanis Baja Tahan Karat
Aero-mechanical Conveyor
22
Fakultas Teknik
ref : Joseph Shigley
4.1.7. Perhitungan Pada Bantalan ( bearing ).
Mesin dipasang dengan sejumlah
N bantalan, masing-masing
memiliki keandalan R , maka keandalan dari kelompok bantalan :
R N = ( R )N
Design Optimum dari AFBMA :
Keandalan bantalan > 90 %
N = 2 bearing
R = 97 % = 0,97 ( asumsi yang sering dipilih oleh pabrikasi )
maka :
R N = ( 0,97 )²
=
0,9409
4.1.7.1. Menghitung Gaya ( F ) Maksimum Pembebanan Untuk Bantalan.
Dari perhitungan gaya-gaya pembebanan maksimum terhadap poros
didapat :
F di B = 300,59 N
F di C = 956,37 N
Dari kedua hasil perhitungan pembebanan terhadap poros, maka diambil
untuk gaya F = 956,37 N, yang adalah pembebanan maksimum ( di titik C ).
Dalam pemakaian beban harus dikalikan dengan faktor pemakaian beban.
Adapun harga nilai-nilai faktor tersebut dapat dilihat pada tabel berikut :
Aero-mechanical Conveyor
23
Fakultas Teknik
Tabel 4.4. Faktor pemakaian beban
Jenis Pemakaian
Roda gigi presisi
Roda gigi perdagangan
Pemakaian dengan segel bantalan yang jelek
Mesin tanpa tumbukan
Faktor Beban
1 - 1,1
1,1 - 1,3
1,2
1 - 1,2
Mesin dengan tumbukan ringan
1,2 - 1,5
Mesin dengan tumbukan sedang
1,5 - 3
ref : Joseph Shigley
Jenis dari alat ini adalah termasuk klasifikasi ” Mesin dengan tumbukan
ringan ”
maka :
F R = F x 1,3
= 956,37 x 1,3
= 1243,28 N
4.1.7.2. Distribusi Kegagalan Bantalan.
Teori yang sering dipakai oleh pabrikan dapat dilihat pada tabel 4.4
di bawah ini :
Tabel 4.5. Teori distribusi kegagalan bantalan
Aero-mechanical Conveyor
24
Fakultas Teknik
ref : Joseph Shigley
dari tabel di atas dipilih salah satu teori yang akan digunakan dalam
menghitung keandalan dari suatu bantalan, yaitu teori ” MISCHKE ” :
CR = F
LD
nD
1
LR
nR
6,84
1/a
1
ln ( 1/R )
1/1,17 a
Nilai ketentuan :
L R = 3000 jam
nR =
500 jam
Aero-mechanical Conveyor
25
Fakultas Teknik
Bilangan :
L R x n R = 106
dimana :
R = keandalan ( dalam % )
untuk menentukan umur bantalan mesin, dapat dipakai tabel di bawah ini :
Tabel 4.6. Saran umur bantalan untuk berbagai kelas mesin
(ref : Joseph Shigley)
Dari tabel dipilih jenis pemakaian adalah ” Mesin untuk pelayanan selama 24
jam, terus menerus ” dengan umur bantalan 60.000 jam
L D = 60.000 jam
nD =
75
a
=
2
R
=
0,97
rpm
( untuk bantalan peluru )
maka :
( 60.000 ) . ( 75 )
Aero-mechanical Conveyor
½
1
26
Fakultas Teknik
C R = 1243,28
( 6,84 ) . 106
ln ( 1/0,97 )
1/1,17 ( 2 )
C R = 4483,63 N
4.1.7.3. Pemilihan Bantalan Peluru.
Sesuai hasil perhitungan keandalan bantalan dimana C R = 4483,63
N, tabel dari AFBMA di bawah ini dapat digunakan untuk pemilihan
bantalan :
Tabel 4.7. Pemilihan Bantalan Peluru
Lebar
Bantalan
(mm)
Jari-jari
lengkung
(mm)
Diameter
Dalam
(mm)
Diameter
Luar (mm)
10
30
9
10
35
11
12
32
10
0.6
12
37
12
15
35
11
15
42
17
Diameter bahu (mm)
Nilai beban
(kN)
DS
dh
0.6
12.5
27
3.58
0.6
12.5
31
6.23
14.5
28
5.21
1.0
16
32
7.48
0.6
17.5
31
5.67
13
1.0
19
37
8.72
40
12
0.6
19.5
34
7.34
17
47
14
1.0
21
41
10.37
20
47
14
1.0
25
41
9.43
20
52
15
1.0
25
45
12.24
(ref. Sularso)
Dari tabel di atas dipilih 5,21 kN , karena yang paling mendekati dengan
harga C R = 4483,63 N ( 4,484 kN ) sehingga diperoleh :
Diameter dalam = 12 mm
Diameter luar
= 32 mm
Lebar bantalan = 10 mm
Aero-mechanical Conveyor
27
Fakultas Teknik
12 mm
32 mm
Gambar 4.7. Bantalan Peluru.
4.1.8. Perhitungan Pada Feed-Housing.
Dalam perhitungan pada feed-housing diketahui data-data sebagai
berikut :
Diameter ( d f ) = 298 mm
Putaran ( N f )
=
75 rpm
Berat ( m f )
= 8,32 kg
Gaya penumbukan :
F = mf x ω
dimana :
F = gaya Penumbukan ( N )
m f = berat dari feed-housing ( kg )
ω = percepatan angular ( m/s2 )
Kecepatan dari feed-housing , ν f ( m/s ) :
νf =
=
π x df x Nf
60
3,14 x ( 0,298 ) x 75
60
Aero-mechanical Conveyor
28
Fakultas Teknik
= 1,1697
( m/s )
Waktu yang dibutuhkan dalam satu kali putaran :
S
t =
νf
dimana :
t = waktu ( second )
S =
S =
jarak ( lintasan ) satu kali putaran ( m )
π x df
=
3,14 x 0,298
=
0,936 m
maka :
t =
0,936
1,1697
= 0,8 detik
sehingga percepatan angular , ω ( m/s² ) menjadi :
ω =
=
νf
t
1,1697
0,8
= 1,46
m/s²
dari hasil perhitungan diatas, maka gaya pada feed-housing dapat dihitung :
F = mf x ω
= 8,32 x 1,46
= 12,16 N
daya yang diperlukan pada feed-housing adalah :
Aero-mechanical Conveyor
29
Fakultas Teknik
Pf = F x ν f
=
12,16 x 1,1697
=
14,23
Watt
Daya tersebut merupakan daya rata-rata yang diperlukan dalam membawa
material pada waktu alat dioperasikan.
4.1.9. Perhitungan Pada Sambungan Las
Pada
sambungan
las
hanya
dilakukan
perhitungan
untuk
mendapatkan panjang lasan pada salah satu lasan saja, sedangkan
untuk lasan yang lain dianggap sama.
Adapun data-data yang digunakan dalam perhitungan adalah :

Lebar pelat
:
b p = 40 (mm)

Tebal pelat
:
tp =

Tegangan Tarik maksimum yang diijinkan (dari tabel) :
4 (mm)
f t = 350 (kg/cm)

Tegangan Geser yang diijinkan diambil 75% dari tegangan tarik,
sehingga f s = 262,5 ( kg/cm )
Beban maksimum yang dapat ditahan oleh pelat adalah P l ( kg ),
sehingga digunakan rumus :
Pl = bp x tp x ft
= 4 x 0,4 x 350
= 560 ( kg )
Dari hasil diatas maka dapat dihitung panjang lasan,  s ( mm )
yaitu menggunakan rumus :
Pl = √ 2 x s x tp x ft
s =
Aero-mechanical Conveyor
Pl
√ 2 x tp x ft
30
Fakultas Teknik
=
560
√ 2 x 0,4 x 350
= 2,82 ( cm )
= 28,2 ( mm )
untuk ujung lasan pada awal dan akhir ditambah dengan 1,25
(mm)
Kekuatan geser pada lasan dapat dihitung dengan menggunakan
rumus :
Ps = √ 2 x s x tp x fb
= √ 2 x (2,82) x (0,4) x (262,5)
=
418,75 (kg)
4.1.10. Perhitungan Pada Rangka Pendukung.
Untuk pembahasan pada rangka tidak dilakukan secara terperinci,
namun hanya dilakukan pada salah satu rangka saja yaitu rangka
pendukung alat Aero-mechanical Conveyor.
Diketahui bahwa rangka pendukung alat menggunakan besi profil
(siku) L dengan ukuran 40 x 40 x 4 (mm), serta berat beban yang
dipikul diasumsikan sebesar 30 (kg).
Perhitungan dilakukan dengan menganggap bahwa kedua ujung
rangka batang dijepit dan beban merata.
F
Aero-mechanical Conveyor
31
Fakultas Teknik
A
B
FA
FB
Gambar 4.8. Batang dengan kedua ujung dijepit
Untuk menghitung besarnya gaya ( F A & F B ) dimana kedua tumpuan
dijepit dan beban merata, maka :
FA = FB
F = FA + FB
F = 2 F A atau 2 F B
FA = FB = ½ F
Beban F yang diterima oleh batang adalah :
F = mxg
= 30 x 9,81
= 294,3 ( N )
sehingga :
F A = F B = ½ x ( 294,3 )
= 147,15 ( N )
Untuk menghitung momen lentur ( M L ) yang terjadi pada batang,
dugunakan rumus :
ML = dimana :
F x L
12
M L = Momen lentur ( Nm )
F
= Gaya ( N )
L = Panjang batang ( m )
maka :
ML = -
Aero-mechanical Conveyor
(147,5) x (0,4)
12
32
Fakultas Teknik
= -
4,9 ( Nm )
Untuk menghitung Momen Inersia terhadap sumbu netral digunakan
rumus :
I =
dimana :
b h³
12
I = Momen Inersia ( m4 )
b = Lebar siku ( m )
h = tinggi siku ( m )
a1
40 (mm)
•
y
y1
a 2•
¯y
4 (mm)
Siku L 40 x 40 x 4
a 1 = (0,4) x (3,6)
= 1,44 (cm²)
y 1 = (0,4) x ½ (3,6) = 2,2 (cm²)
a 2 = (0,4) x 4
= 1,6 (cm²)
y 2 = (0,4) x ½ (0,4) = 0,2 (cm²)
y¯ =
a1 + y1 + a2 + y2
a1 + a2
Aero-mechanical Conveyor
33
Fakultas Teknik
=
=
Ix =
=
Iy =
=
( 1,44 x 2,2 ) + ( 1,6 x 0,2 )
1,44 + 1,6
1,147 (cm) ≈ 1,15 (cm)
b h³
12
x y² x a
0,4 x (3,6)³
12
x
(1,15)² x 1,14
+
0,4 x (3,6)³
12
x (0,95) x 1,6
b h³
12
3,6 x (0,4)³
12
x
0,4 x (4)³
12
= 0,0192 + 2,1333
= 2,1525 ( cm4 )
= 2,15 x 10-8 ( m4 )
Karena Iy < dari Ix, maka harga I diambil sama dengan Iy = 2,15 x 10-8 (m4)
Untuk menghitung tegangan lentur digunakan rumus :
TL =
dimana :
Mx y
12
T L = Tegangan lentur ( N/m² )
M = Momen lentur ( Nm )
y = Jarak dari sumbu netral ke elemen terjauh ( m )
I = Momen Inersia ( m4 )
Aero-mechanical Conveyor
34
Fakultas Teknik
TL =
4,9 x ( 11,5 x 10-3 )
2,15 x 10-8
= 5241114 ( N/m² )
= 5,2 x 10-6 ( N/m² )
Untuk menghitung tegangan maksimum pada sumbu netral :
τ
=
Qx S
b x I
dimana :
Q = Gaya pada tumpuan ( N )
τ
= Tegangan geser maksimum ( N/m² )
S = Momen statis ( m3 )
b = Lebar siku ( m )
I = Momen Inersia ( m4 )
Momen statis dihitung menggunakan rumus :
S =
Σ ( yi x Ai )
= ( y1 x A1 ) + ( y2 x A2 )
=
( 3,75 x 10-3 ) x ( 7,5 x 10-3 ) x ( 4 x 10-3 )
+
( 9,5 x 10-3 ) x
( 4 x 10-3 ) x ( 40 x 10-3 )
= ( 2,325 x 10-7 ) + ( 1,25 x 10-6 )
sehingga :
τ =
147,15 x ( 1,75 x 10-6 )
( 40 x 10-3 ) x ( 2,15 x 10-8 )
=
299085,366 ( N/m² )
=
2,99 x 105 ( N/m² )
Aero-mechanical Conveyor
35