docdownloader.com-pdf-tugas-rancang-roda-gigi-belt-conveyer-dd 77c2e4f89a326b9eb8f451a916dcd3b0

Perancangan Roda Gigi
TUGAS RANCANG
RODA GIGI
BELT CONVEYER
OLEH
HOWARD (080401036)
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Perancangan Roda Gigi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Belt conveyor digunakan pada berbagai industri sebagai transportasi berbagai material
dalam lingkungan industri tersebut. Material yang diangkut mulai dari raw material hingga
hasil produksi, termasuk memindahkan material antar work stasion. Dengan menggunakan
belt conveyor dapat menghemat biaya produksi serta meningkatkan laju produksi. Untuk itu
perlu dilakukan penelitian tentang prestasi belt conveyor, agar dapat dipakai sebagai acuan
belt conveyor berikutnya.
1.2 Tujuan
Merancang dan menghitung ukuran-ukuran utama dari belt conveyor dan roda gigi
didasarkan pada perhitungan teoritis.
1.3 Manfaat
1. Dapat mengetahui variabel-variabel yang mempengaruhi kinerja belt conveyor
2. Dapat mengetahui cara kerja dari belt conveyor secara menyeluruh
1.4 Batasan masalah
Dalam perancangan ini,yang akan dirancang ulang adalah rodagigi yang digunakan
pada belt conveyor dengan spesifikasi :
Daya Motor
: 30,5 Hk
Putaran
: 31,4 Rpm
Material
: Batubara
1.5 Sistematika Penulisan
Penulisan laporan tugas akhir ini disusun menggunakan sistematika sebagai berikut :
Bab I Pendahuluan
Menjelaskan pendahuluan tentang studi kasus dan pemecahan masalah yang berisi
Perancangan Roda Gigi
antara lain :
Latar belakang permasalahan, Tujuan, Manfaat, Batasan Permasalahan, dan
Sistematika penulisan.
Bab II Tinjauan Pustaka
Deskripsi singkat tentang conveyor, macam-macam conveyor, pemilihan alat
pemindah bahan yang sesuai dengan pengunaan,roda gigi, macam-macam roda gigi
dan pengunaanya
Bab III Perancangan Belt Conveyor
Perhitungan – perhitungan dimensi belt conveyor termasuk tebal belt,lebar belt dan
sudut maximum belt conveyor.
Bab IV Perancangan Roda Gigi
Perhitungan – Perhitungan poros,naaf,perbandingan putaran dengan roda gigi.
BAB V Kesimpulan dan Saran
Perancangan Roda Gigi
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Conveyor
Jenis mesin conveyor sangat banyak dan masing-masing berbeda menurut prinsip
pengoperasiannya, bentuk desain peralatan serta arah pemindahan. Untuk mempersempit
kajian menjadi lebih sederhana, mesin conveyor diklasifikasikan menurut bentuknya.
Menurut prinsip operasinya, mesin conveyor dibagi atas mesin dengan aksi terputus
dan kontiniu. Mesin aksi terputus meliputi berbagai jenis transportasi darat yaitu kereta api,
lori, traktor dan lain-lain. Sedangkan mesin aksi kontiniu meliputi berbagai jenis conveyor,
instalasi transport dan hidroulik pnuematik.
Siklus operasi adalah sifat dari mesin aksi terputus.
Secara umum, mesin ini
beroperasi berdasarkan prinsip timbal balik, yaitu membawa muatan pada satu arah kosong
ke arah yang berlawanan. Kadang-kadang lintasan berbentuk sirkuit tertutup dan memiliki
sejumlah cabang. Sedangkan sifat spesifik mesin aksi kontinu adalah membawa material
tanpa pemutusan.
Menurut jenis material yang ditangani, mesin conveyor dibedakan atas mesin beban
curah, beban satuan atau kombinasinya.
Mesin kontinu bisa dibagi atas beberapa kelompok :
1. Menurut bagaimana daya penggerak ditransmisikan terhadap beban :
a) Menggunakan peralatan mekanik.
b) Peralatan gravitasi.
c) Menggunakan peralatan pneumatik.
d) Menggunakan peralatan hidraulik.
2. Menurut tujuan dan prinsip aksi :
a) Conveyor stasioner.
b) Peralatan pemindah.
c) Peralatan pneumatik.
d) Peralatan hidraulik.
Conveyor dapat pula dibagi atas :
Perancangan Roda Gigi
1. Dilengkapi dengan bagian penarik fleksibel. Seperti belt, bucket, dan lain-lainnya.
2. Tanpa bagian penarik.
Mesin dengan bagian penarik fleksibel memiliki sifat yaitu, beban berpindah
bersamaan dengan bagian penarik. Bagian penarik fleksibel mentransmisikan gerakan ke
pembawa beban. Pada rancangan tertentu muatan menggelinding sepanjang alur stasioner.
Bagian pembawa beban bergerak horizontal atau miring dan didukung oleh roller atau idler.
Sedangkan screw conveyor, conveyor getar, roller conveyor serta tabung pemindah yang
berputar merupakan jenis conveyor tanpa bagian penarik.
Jenis tertentu mesin conveyor memindahkan beban pada arah garis lurus (horizontal,
sedikit miring, vertikal atau sedikit membentuk sudut dengan bidang vertikal). Jenis lainnya
mempunyai bentuk lintasan yang tidak teratur.
Sebagai contoh, roller kereta dan beberapa jenis conveyor selalu disusun secara
horizontal atau sedikit miring. Beban dipindahkan pada satu arah atau suatu sirkuit tertutup
di biadang horizontal. Pada bucket elevator, arah gerakan adalah vertikal atau sedikit miring
terhadap bidang vertikal. Sedangkan pada belt conveyor, lintasannya adalah horizontal atau
miring, dimana sudut kemiringannya dibatasi oleh kecendrungan material berguling atau
menggelinding secara spontan kearah sumbu longitudinal conveyor.
Lintasan yang kompleks adalah lintasan yang membawa beban jauh melewati bidang
horizontal dan vertikal, yang merupakan bentuk umum untuk bucket conveyor, bucket
elevator, dan tray conveyor. Untuk lintasan yang tidak teratur bisa menggunakan conveyor
pneumatic.
Beberapa jenis conveyor dengan arah tertentu bisa dimodifikasi untuk memungkinkan
pergerakan kearah lain.
Contohnya, srew conveyor, yang biasanya dirancang untuk
pengangkutan secara mendatar atau sedikit miring, tapi dapat dimodifikasi untuk mengangkat
beban secara vertikal.
Secara umum pemilihan peralatan pemindah ditentukan oleh faktor-faktor teknis berikut :
1. Sifat material yang akan dipindahkan. Suatu analisis sifat fisik dan mekanik material yang
dipindahkan akan memperkecil batas dalam pemilihan jenis peralatan pemindah yang
cocok untuk dipakai.
2. Kapasitas peralatan. Jika kapasitas yang diinginkan besar, pertimbangan ekonomis akan
menentukan pemilihan pada peralatan yang cocok dan murah. Peralatan yang dipilih harus
Perancangan Roda Gigi
bisa memindahkan material secara kontinu dan cepat. Harus diingat bahwa peningkatan
laju pemindahan akan menurunkan berat beban yang mampu diangkut dan meningkatkan
kekompakan peralatan. Truk yang memindahkan muatan pada interval yang teratur akan
efisien bila kapasitas pemindah besar, kecepatan tinggi dan waktu pengisian serta
pembongkaran cepat.
3. Arah dan panjang lintasan pemindah merupakan faktor penting dalam pemilihan jenis
peralatan. Hal lain yang juga sama pentingnya adalah lay out dari titik pengisian dan
pembongkaran. Jenis mesin tertentu dapat dirubah arahnya dengan mudah dan berbagai
jenis dapat membawa untuk jarak yang jauh.
4. Tumpukan material di bagian ujung dan pangkal. Metode pengisian dan pembongkaran
material memiliki peranan penting pada pemilihan jenis mesin pemindah. Beberapa jenis
peralatan mampu mengisi sendiri sedangkan jenis lain membutuhkan pengisian khusus.
Tumpukan material bisa dipindahkan ke masin conveyor dengan menggunakan bucket
scraper,
pengumpan khusus
atau disimpan pada kantong khusus
yang akan
menjatuhkannya ke mesin. Mesin mengambil material langsung dari onggokan tanpa perlu
peralatan khusus.
5. Tahap-tahap proses pemindahan beban. Jika penanganan mekanik dilakukan di dalam
workshop, aliran teknologi merupakan faktor penting dalam pemilihan mesin pemindah,
pada umumnya mesin memindah dihubungkan dengan siklus terhadap produksi
keseluruhan.
6. Kondisi lokal spesifik seperti luas dan bentuk daerah pembuangan, topografi, jenis dan
rancangan bangunan, lay out mesin dan peralatan produksi, kelembaban dan kandungan
debu, tersedia uap dan gas, temperature lingkungan dan lain-lainnya. Hal lain yang juga
penting apakah mesin pemindah dipasang di dalam atau di luar ruangan. Pada kasus
terakhir, kondisi iklim harus diperhatikan dalam perancangan, perawatan dan pelumasan
mesin.
Pemilihan mesin pemindah sangat dipengaruhi oleh standarisasi dari pembuat mesin
dalam rencana pengembangan pembuatan nantinya, jangka waktu operasi yang diinginkan,
jenis daya yang tersedia, pertimbangan keseluruhan dan aturan keselamatan. Berdasarkan
faktor-faktor teknis, mesin pemindah yang dipilih adalah yang dapat memberikan layanan
terbaik.
Biaya modal terdiri dari biaya awal, biaya pengiriman, biaya pemasangan dan biaya
gedung serta kontruksi. Biaya opersi meliputi biaya pegawai, biaya kebutuhan daya, material
Perancangan Roda Gigi
dan biaya perbaikan. Biaya umum dihubungkan dengan perawatan termasuk investasi modal
awal yang menentukan kebutuhan biaya renovasi mesin.
Mesin yang optimal adalah yang memenuhi semua persyaratan, derajat mekanisasi
tinggi dan kondisi kerja yang paling menguntungkan. Mesin tersebut harus tahan lama
sehingga dapat menekan biaya per unit dan mengembalikan modal secepat mungkin.
2.1.1 Belt Conveyor
Belt conveyor merupakan mesin dengan aksi kontinu dan dari segi lain termasuk
conveyor yang menggunakan bagian penarik fleksibel. Prinsip dasar belt conveyor adalah
memindahkan material diatas belt yang berjalan dengan menggunakan motor sebagai sumber
tenaga dan diterukan oleh puli penggerak. Kemudian idler (komponen peluncur dibawah belt)
akan ikut bergerak sebagai penyangga belt.
Keuntungan belt conveyor:
1. Aliran pengangkutan berlansung secara terus menerus, tanpa terputus sehingga kerja
lebih maksimal.
2. Cocok digunakan untuk membawa material dalam jumlah besar baik dalam jarak
yang jauh maupun dekat.
3. Dapat membawa material dalam arah yang tanjakan tanpa membahayakan operator
jika dibandingkan menggunakan truk atau kereta diatas rel.
4. Tidak mengganggu lingkungan karena tingkat kebisingan dan polusi yang rendah.
Kelemahan belt conveyor:
1. Sabuk sangat peka terhadap pengaruh luar, misalnya timbul kerusakan pada pinggir
dan permukaan belt, sabuk bisa robek karena batuan yang keras dan tajam atau
lepasnya sambungan sabuk.
2. Apabila satu saja komponennya tidak berfungsi maka pemindahan material tidak
dapat berjalan.
3. Biaya perawatannya sangat mahal.
Bagian-bagian utama belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 2.1 yaitu:
1. Rangka (frame) yang fungsinya untuk kedudukan belt conveyor itu sendiri yang
biasanya dibuat dari baja profil.
Perancangan Roda Gigi
2. Puli depan (head pulley).
3. Puli penggerak (driving pulley) yang dihubungkan dengan motor.
4. Puli ekor pengencang (tail pulley) yang terdapat pada ujung belakang, sehingga
kedudukan puli dapat digeser, yang berfungsi untuk mengatur ketegangan belt.
5. Belt.
6. Idler bagian atas (pembawa).
7. Idler bagian bawah (pembalik). Kedua jenis idler tersebut disangga oleh frame.
8. Motor dan perlengkapan transmisi.
9. Pencurah material (hopper).
10. Corong pembongkar (discharge spout unit).
11. Pembersih belt, digunakan untuk belt conveyor yang membawa material yang mudah
lengket.
12. Screw take-up sebagai pengencang belt.
Gambar 2.1 Kontruksi umum belt conveyor
Belt conveyor dapat digunakan untuk memindahkan berbagai unit material sepanjang
arah horizontal atau pada suatu kemiringan tertentu pada berbagai industri. Contohnya pada
industri pengecoran logam, tambang batubara, industri makanan dan lain-lain.
Perancangan Roda Gigi
2.2 Roda gigi
Roda gigi diklasifikasikan seperti dalam table 2.1. menurut letak poros, arah putaran,
dan bentuk jalur gigi. Roda – roda gigi yang terpenting yang disebutkan dalam table 2.1.
diperlihatkan pada gambar 2.2.
Roda gigi dengan poros sejajar adalah roda gigi dimana giginya berjajar pada dua
bidang silinder (bidang jarak bagi); kedua bidang silinder tersebut bersinggungan dan yang
satu menggelinding pada yang lain dengan sumbu tetap sejajar.
Roda gigi lurus (a) merupakan roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang sejajar
poros. Roda gigi miring (b) mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada silinder jarak
bagi. Pada roda gigi miring ini, jumlah pasangan gigi yang saling membuat kontak serentak
(perbandingan kontak) adalah lebih besar daripada roda gigi lurus, sehingga perpindahan
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 gigi yang
berbentuk ulir tersebut memerlukan gaya reaksi yang sejajar dengan poros. Dalam hal roda
gigi miring ganda (c) gaya aksial yang timbul pada gigi yang mempunyai alur berbentuk v
tersebut, akan saling meniadakan. Dengan roda gigi ini, perbandingan reduksi, kecepatan
keliling dan daya yang diteruskan dapat diperbesar, tetapi pembuatannya sukar. Roda gigi
dalam (d) dipakai jika diinginkan alat transmisi dengan ukuran kecil dengan perbandingan
reduksi besar , karena pinion terletak di dalam roda gigi. Batang gigi (e) merupakan dasar
profil pahat pembuat gigi. Pasangan antara batang gigi dan pinion digunakan untuk merubah
gerakan putar menjadi lurus dan juga sebaliknya.
Tabel 2.1. Klasifikasi Roda Gigi
Letak poros
Roda gigi
Roda gigi lurus (a)
Roda gigi miring (b)
Keterangan
(Klasifikasi
atas
dasar
bentuk alur gigi)
Roda gigi dengan Roda gigi miring ganda (c)
poros sejajar
Roda gigi luar
Arah putaran berlawanan
Roda gigi dalam dan pinyon (d)
Arah putaran sama
Batang gigi dan pinyon (e)
Gerakan lurus dan berputar
Roda gigi dengan Roda gigi kerucut lurus (f)
(Klasifikasi
atas
dasar
Perancangan Roda Gigi
poros berpotongan
Roda gigi kerucut spiral (g)
bentuk jalur gigi)
Roda gigi kerucut ZEROL
Roda gigi kerucut miring
Roda gigi kerucut miring ganda
Roda gigi permukaan dengan
poros berpotongan (h)
Roda gigi miring silang (i)
Batang gigi miring silang
(Roda gigi dengan poros
berpotongan
berbentuk
istimewa)
Kontak titik
Gerakan lurus dan berputar
Roda gigi cacing silindris (j)
Roda gigi dengan Roda gigi cacing selubung
poros silang
ganda (globoid) (k)
Roda gigi cacing samping
Roda gigi hyperboloid
Roda gigi hipoid (l)
Roda gigi permukaan silang
Pada roda gigi kerucut, bidang jarak bagi merupakan bidang kerucut yang puncaknya
terletak di titik potong sumbu poros. Roda gigi kerucut lurus (f) 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 kerucut spiral (g),
karena mempunyai perbandingan kontak yang lebih besar, dapat meneruskan putaran tinggi
dan beban besar. Sudut poros kedua roda gigi kerucut ini biasanya dibuat 90°.
Dalam golongan roda gigi dengan poros bersilang, terdapat roda gigi miring silang (i),
roda gigi cacing (j dan k), roda gigi hipoid (l) dan lain – lain. Roda gigi cacing meneruskan
putaran dengan perbandingan reduksi besar. Roda gigi macam (j) mempunyai cacing
berbentuk silinder dan lebih umum dipakai. Tetapi untuk beban besar, cacing globoid atau
cacing selubung ganda (k) dengan perbandingan kontak yang lebih besar dapat digunakan
roda gigi hipoid adalah seperti yang dipakai pada roda gigi diferensial mobil. Roda gigi ini
mempunyai jalur gigi berbentuk spiral pada bidang kerucut yang sumbunya bersilang, dan
pemindahan gaya pada permukaan gigi berlangsung secara meluncur dan menggelinding.
Perancangan Roda Gigi
(l) Roda gigi hipoid
Gambar 2.2. jenis-jenis roda gigi
Roda gigi yang tidak disebutkan sebelumnya, semuanya mempunyai perbandingan
kecepatan sudut tetap antara kedua poros. Tetapi di samping itu terdapat pula roda gigi yang
perbandingan kecepatan sudutnya dapat bervariasi, seperti misalnya roda gigi eksentris, roda
gigi bukan lingkaran, roda gigi lonjong seperti pada meteran air, dan sebagainya.ada juga
roda gigi dengan putaran yang terputus – putus dan roda gigi geneva yang dipakai misalnya
untuk menggerakkan film pada proyektor bioskop.
2.2.1 Roda gigi cacing
Dalam mentransmisikan putaran dimana kedua letak poros tegak lurus satu sama lain
maka roda gigi cacing adalah salah satu pilihan yang paling efektif. Dimana sistem transmisi
dari roda gigi cacing ini terdiri dari dua bagian. Pertama, Poros cacing yang berbentuk poros
yang bergerigi. Poros cacing inilah yang menerima putaran dari motor penggerak (motor
listrik) dan sering disebut dengan worm. Kedua, roda gigi cacing yang berbentuk seperti roda
gigi umumnya. Roda gigi ini menerima putaran dari worm dan roda gigi ini disebut
wormgear.
Perancangan Roda Gigi
Gambar 2.3 Nama bagian-bagian roda gigi cacing
Nama bagian-bagian roda gigi cacing adalah sebagai berikut.
1. Diameter jarak bagi pada poros cacing (d1), diameter ini adalah perbandingan modus
normal terhadap sudut kisar gigi cacing.
2. Diameter jarak bagi pada roda gigi cacing (d2), ini adalah perkalian gaya yang sejajar
terhadap poros (gaya aksial) dengan jumlah gigi pada roda cacing.
=
3. Kelonggaran puncak (c), ini merupakan celah antara kedua gear yang tidak bersetuhan
terhadap gaya aksial.
4. Tinggi kepala poros cacing,
Perancangan Roda Gigi
5. Tinggi kaki poros cacing,
6. Tinggi gigi,
7. Diameter luar poros cacing,
8. Diameter inti cacing,
9. Diameter kepala roda cacing,
10. Diameter lingkaran kaki dari roda cacing,
11. Lebar roda cacing
atau
12. Lebar sisi gigi efektif,
13. Jari-jari lengkungan puncak gigi roda cacing,
14. Diameter luar roda cacing,
)+6,35
Perancangan Roda Gigi
15. Jarak sumbu,
2.3 Material
Material dikelompokkan atas dimensi, bentuk, berat, dan sifat-sifat khusus seperti
mudah meledak, mudah terbakar, kerapuhan serta bentuk tumpukan (bulk) material. Bulk
material dapat dibedakan atas tumpukan, butiran, atau serbuk (misalnya: biji besi, batubara,
pasir cor, serbuk gergaji, semen dan lain-lain).
Karakteristik bulk ditentukan oleh sifat mekanik dan sifat fisik seperti: ukuran
bongkah, berat spesifik, kelembaban, mobilitas partikel, angle of repose (sudut tumpukan)
dan abrasivitas.
Distribusi kuantitatif partikel suatu bulk, menurut ukuranya dikenal sebagai ukuran
bongkah dan mempunyai satuan mm. Dimensi linier material terdiri dari diagonal besar a maks
dan diagonal kecil amin yang menentukan karakteristik partikel serta jumlah parameter untuk
perhitungan alat pemindahan dan peralatan pembantunya. Bentuk ukuran bongkah dapat
dilihat pada Gambar 2.3.
k
`
k
Gambar 2.3 Dimensi Partikel Bulk
Untuk menentukan ukuran bongkah material yang lebih besar dari 0,1 mm, dilakukan
penyaringan secara bertingkat. Ukuran bongkah bulk material dengan ukuran partikel lebih
kecil dari 0,1 mm ditentukan melalui metoda khusus, yaitu berdasarkan kecepatannya jika
dimasukkan kedalam air atau udara.
Menurut ukuran partikelnya, bulk material diklasifikasikan menjadi bongkah dengan
ukuran besar, sedang, kecil, granular atau bubuk. Ukuran bongkah partikel dapat dilihat pada
Tabel 2.2 berikut.
Perancangan Roda Gigi
Tabel 2.2 Pengelompokan bulk material menurut ukuran partikelnya
Load Group
Size of largest characteristic particle a’, (mm)
Large-lumped
Over 160
Medium-lumped
60-160
Small-lumped
10-60
Granular
0,5-10
Powdered
Below 0.5
Ukuran bongkah bulk material harus diperhatikan karena akan berpengaruh dalam
menentukan ukuran mesin pemindah material, hopper serta sistem salurannya. Berat spesifik
bulk material adalah berat material per satuan volume dengan satuan ton/m3 atau kg/m3. Berat
dari bulk material yang berbentuk butiran atau serbuk diukur dengan peralatan khusus yang
terdiri dari container dengan volume tertentu (1-3 liter), batang yang dipasangkan ke
container dan kerangka berputar pada batang. Makin besar ukuran bongkah maka makin
besar ukuran container yang dibutuhkan. Untuk menentukan berat bulk material, material
dimasukkan kedalam container melalui kerangka sampai penuh. Putaran kerangka akan
membuang kelebihan material dalam container.
Perancangan Roda Gigi
BAB III
PERANCANGAN BELT CONVEYOR
3.1 Geometri Belt Conveyor
Menurut lintasan dari gerakannya, belt conveyor dapat diklasifikasikan atas:
1. Horizontal
2. Miring
3. Kombinasi miring dan horizontal
Geometri dari belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 3.1 yang memperlihatkan lintasan
dari belt conveyor.
Gambar 3.1Geometri belt conveyor
Sudut kemiringan terhadap garis horizontal (β) tergantung pada faktor gesekan antara
material yang dibawa dengan belt yang bergerak, sudut kemiringan tetap dari tumpukan
material dan bagaimana cara material dibebankan keatas belt. Kemiringan yang dapat
diizinkan pada belt conveyor dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Sudut kemiringan maksimum yang diizinkan pada geometri belt conveyor untuk
beberapa jenis material.
Material
Maximum
Material
Maximum
angle of
angle of
incline
incline
(β),0
(β),0
Coal briquetted
12
Sand, dry
18
Gravel, washed and sized
12
Sand, clamp
27
Perancangan Roda Gigi
Grain
18
Ore, large-lumped
18
Foundry sand, shaken out(burnt)
24
Ore, crushed
25
Foundry sand, damp (ready)
26
Anthracite, pebbles
17
Crushed stone, unsized
18
Coal, run of mine
18
Coke, sized
17
Coal, sized, small
22
Coke unsized
18
Cement
20
Sawdust, fresh
27
Slag, anthraciote,
22
Lime, powdered
23
damp
Material yang akan dibawa oleh belt conveyor adalah batubara. Batu bara ini belum di
hancurkan melainkan batu bara yang baru keluar dari tambang sehingga sudut maximum
yang diperbolehkan pada geometri belt conveyor ini adalah 18 o.
3.2 Belt
Belt terbuat dari bahan tekstil, baja lembaran atau jalinan kawat baja. Belt yang
terbuat dari tekstil berlapis karet paling banyak ditemukan dilapangan. Syarat-syarat belt:
1. Tahan terhadap beban tarik.
2. Tahan beban kejut.
3. Perpanjang spesifik rendah.
4. Harus fleksibel.
5. Tidak menyerap air.
6. Ringan.
Belt yang digunakan pada belt conveyor terdiri dari beberapa tipe seperti bulu unta,
katun dan beberapa jenis belt tekstil berlapis karet. Belt harus memenuhi persyaratan, yaitu
kemampuan menyerap air rendah, kekuatan tinggi, ringan, lentur, regangan kecil, ketahanan
pemisahan lapisan yang tinggi dan umur pakai panjang. Untuk persyaratan tersebut, belt
berlapis karet adalah yang terbaik. Belt tekstil berlapis karet terbuat dari beberapa lapisan
yang dikenal dengan plies. Lapisan-lapisan tersebut dihubungkan dengan menggunakan
(vulkanisasi) atau dengan karet alam maupun sintetis. Belt dilengkapi dengan cover karet
untuk melindungi tekstil dari kerusakan-kerusakan. Karena beberapa jenis material yang
dibawa mempunyai sifat abrasif. Bentuk penampang belt diperlihatkan pada Gambar 3.2.
Perancangan Roda Gigi
Gambar 3.2 Penampang belt
1
: lapisan
2
: cover
δb
: tebal belt
δ1
: bagian yang dibebani
δ2
: bagian pembalik
Jumlah lapisan belt tergantung lebar belt. Hubungan antara lebar belt dengan jumlah lapisan
dapat dilihat pada Tabel 3.2 berikut:
Tabel 3.2 Jumlah lapisan belt yang disarankan.
Belt width (B), mm
Minimum and maximum number of
plies, i
300
3-4
400
3-5
500
3-6
650
3-7
800
4-8
1000
5-10
1200
6-12
1400
7-12
1600
8-12
1800
8-12
2000
9-14
Sedangkan untuk menentukan lebar dari belt , harus dilihat dari dimensi material yang akan
diangkut, material yang diangkut berupa batubara dengan dimensi terlihat pada gambar 3.3
Perancangan Roda Gigi
Gambar 3.3 Material yang diangkut
Sumber : Enerka Dunlop, Conveyor Belt Technique Design and Calculation hal 36
Lebar dari belt dapat dicari mengunakan table 3.3 jika ukuran material diketahui.
Dengan ukuran material yang diangkut lebarnya kira-kira adalah 300mm(unsized).
Tabel 3.3 Lebar Minimum Belt
Sumber : Enerka Dunlop, Conveyor Belt Technique Design and Calculation hal 36
Sedangkan untuk mengetahui ketebalan dari cover dapat dihubungkan dengan jenis
material yang membebani belt. Sebab tiap jenis material mempunyai ukuran dan sifat fisik
yang berbeda. Ketebalan belt dapat ditentukan dari Tabel 3.4.
Tabel 3.4 Tebal cover yang disarankan pada belt tekstil berlapis karet untuk beban tumpukan
dan beban satuan.
Load characteristics
Material
Cover thickness, mm
Loaded
Return
slide δ1
slide, δ2
15
1.0
Section 1.01 Bulk load
Granular
abrasive
and
powdered,
non Grain, col dust
Perancangan Roda Gigi
Fing-grained and small
Lumped,
abrasive,
medium
Sand, foundry sand,
1.5 to 3.0
1.0
3.0
1.0
Gravel, clinker, stone, 4.5
1.5
and cement, crushed stone,
heavy weight (a’<60 mm, γ<2
coke
tons/m3)
Medium-lumped, slightly, abrasive,
Coal, peat briquettes
medium and heavy weight (a’<160
mm, γ < 2 tons/m3)
Ditto, abrasive
ore, rock salt
Large-lumped,
abrasive,
heavy Manganese ore, brown 6.0
weight (a’<160 mm, γ < 2 tons/m3)
1.5
iron ore
Section
1.02
Unit
loads
Light load in paper and clocth Parcels,
packages,
packing
books
Load in soft containers
Bag, bales, packs
Load in soft containers weighin up to Boxes, barrels, baskets
15 kg
Boxes, barrels, baskets
Ditto weighin over 15 kg
Machine
ceramic
Untared loads
1.0
1.0
1.5 to 3.0
1.0
1.5 to 3.0
1.0
parts, 1.5 to 4.5
1.0 to 1.5
articles,
building elements
1.5 to 6.0
1.0 to 1.5
3.3 Idlers
Belt disangga oleh idler. Jenis idler yang digunakan kebanyakan adalah roller idler.
Berdasarkan lokasi idler di conveyor, dapat dibedakan menjadi idler atas dan idler bawah.
Gambar susunan idler atas dapat dilihat pada Gambar 3.4. Sudut antara idler bawah dan idler
atas dapat divariasikan sesuai keperluan. Idler yang dipakai merupakan jenis 3 roller.
Gambar 3.4 Idller
Sumber : Enerka Dunlop, Conveyor Belt Technique Design and Calculation hal 36
Perancangan Roda Gigi
Idler atas menyangga belt yang membawa beban. Idler atas bisa merupakan idler
tunggal atau tiga idler. Sedangkan untuk idler bawah digunakan idler tunggal.
Idler dibuat sedemikian rupa sehingga mudah untuk dibongkar pasang. Ini
dimaksudkan untuk memudahkan perawatan. Jika salah satu komponen idler rusak, dapat
dilakukan penggantian secara cepat.
Diameter (D) idler tergantung pada lebar belt (B) yang disangganya. Hubungan antara lebar
belt dengan diameter idler dapat dilihat pada Tabel 3.5.
Tabel 3.5 Hubungan antara diameter roller idler dengan lebar belt.
Sumber : Enerka Dunlop, Conveyor Belt Technique Design and Calculation hal 37
Dalam perancangan, panjang idler Lid dibuat lebih panjang 100 s.d 200 mm dari lebar
belt. Untuk saluran pemasangan komponen belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 3.5.
Jika idler pada loading zone adalah 11 ≈ 0.51 dan pada belt bagian bawah 12 ≈ 21.
Training idler berfungsi untuk menjaga agar belt berjalan lurus dan efektif jika dipasang pada
belt conveyor yang panjangnya lebih dari 50 meter. Jarak idler tergantung pada belt dan berat
jenis dari beban seperti tertera pada Tabel 3.6.
Perancangan Roda Gigi
Gambar 3.7 Susunan Idller pada belt conveyor [1]
Tabel 3.6 Jarak maksimum idler pada belt conveyor.[1]
Bulk weight
Spacing 1 for belt width B, mm
of load, ton 400
500
650
800
1000
1200
1400
per cu m
1600
to
2000
γ<1
1500 1500 1400 1400 1300
1300
1200
1100
γ = 1 to 2
1400 1400 1300 1300 1200
1200
1100
1000
γ>2
1300 1300 1200 1200 1100
1100
1000
1000
3.4 Kapasitas Belt Conveyor
Rumus untuk menentukan Kapasitas belt conveyor pada umumnya adalah
Kapasitas (ton/hours) = 3,6 x Cross Sectional Area x Belt speed x Material density x
Capacity factor .
Dalam menentukan parameter-parameter diatas,dapat dilihat pada table dibawah ini :
Perancangan Roda Gigi
Tabel 3.7 Cross Sectional Areas
Untuk mendapatkan Cross sectional areas,telah diketahui Belt Widths : 800 mm , juga
harus diketahui angle of surcharge. Angles of surcharge tergantung pada material yang
dibawa,dapat dilihat pada table dibawah ini :
Tabel 3.8 Properties Of Materials
Perancangan Roda Gigi
Pada material batu bara didapatkan angle of surcharge : 25 o , dan juga density : 800kg/m3
Untuk mendapatkan faktor kapasitas( capacity factor) dapat dilihat pada table dibawah ini
Tabel 3.9 Capacity Factor
Idle Troughing angles yang umum adalah 25 o,sehingga didapatkan capacity factor :1,10
Untuk mendapatkan Belt Speed dapat dilihat pada table dibawah ini:
Tabel 3.10 Belt Speed
Didapatkan pada table,belt speednya adalah : 3,25 m/s
Sehingga Kapasitas dari belt dapat dihitung yaitu :
Q
= 3,6 x 0,062 x 3,25 x 800 x 1,10
= 638,35 ton / hour
Perancangan Roda Gigi
BAB IV
PERANCANGAN RODA GIGI
4.1 Poros
Poros (keseluruhannya berputar) adalah untuk mendukung suatu momen putar dan
sering mendapat tegangan puntir dan tegangan lentur.
Kadang poros ini dapat mengalami tegangan tarik, kelelahan, tumbukan atau
pengaruh konsentrasi tegangan yang akan terjadi pada diameter poros yang terkecil atau pada
poros yang terpasang alur pasak, hal ini biasanya dilakukan pada penyambungan atau
penghubungan antar komponen agar tidak terjadi pergeseran.
Gambar 3. 1 Poros
Persyaratan khusus terhadap disain dan pembuatan poros adalah sambungan dari
poros dan naaf dan dari poros dengan poros.
Pembuatan poros adalah sampai diameter 150 mm adalah dari baja bulat (St42, St50,
St70 dan baja campuran) yang diputar, dikupas atau ditarik. Dari lebih tebal ditempa menjadi
jauh lebih kecil. Poros beralur diakhiri dengan penggosokan, dan dalam hal dikehendaki
bulatan yang tepat. Tempat bantalan dan peralihan menurut persyaratan diputar halus,
digosok, dipoles, dicetak dan pada pengaretan tinggi kemudian dikeraskan.
Poros akan mengalami beberapa tegangan, diantaranya :
1. Tegangan tarik
2. Tegangan lentur
3. Momen puntir
4. Kelelahan
5. tumbukan
Perancangan Roda Gigi
4.1.1 Jenis-Jenis Poros
Apabila dilihat dari pembebanan terhadap poros, maka poros dapat dibedakan atas
tiga jenis, yaitu :
a. Poros Transmisi
Poros ini mengalami beban puntir murni dan lenturan serta daya yang ditransmisikan
ke poros ini adalah melalui kopling, roda gigi, pulley dan sebagainya.
b. Spindel
Poros ini sering disebut dengan poros transmisi yang bentuknya relatif pendek seperti
poros utama mesin perkakas, di mana beban utamanya berupa puntiran. Syarat yang
perlu untuk poros ini dalah harus memiliki deformasi yang kecil dan juga ketelitian
ukuran dan bentuknya.
c. Gardan
Poros ini digunakan untuk menahan puntiran dan kadang-kadang poros ini tidak
melakukan gerakan putar. Poros ini banyak ditemukan pada kereta barang.
4.1.2 Dasar-Dasar Pemilihan Poros
Dalam perancangan sebuah poros perlu diperhatikan hal-hal berikut ini :
a. Bahan Poros
Bahan poros pada mesin biasanya menggunakan baja batangan yang ditarik dingin
dan difinishing, dan juga dari baja karbon konstruksi untuk mesin yang dihasilkan
dari ingot yang di-kill (baja yang dioksidasikan dengan ferro silikon dan dicor dengan
kadar karbon yang terjamin). Untuk poros yang digunakan pada putaran dan daya
yang tinggi, biasanya digunakan bahan dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang
tahan aus. Diantaranya adalah baja Krom Nikel, baja Crom Nikel Molybdem.
b. Kelelahan
Pengaruh dari tumbukan dan konsentrasi tegangan pada poros harus diperhatikan
bentuknya apakah diameter porosnya sudah sesuai dengan alur pasak yang akan
menahan beban sehingga terjadi pengerasan dan lain-lain.
Perancangan Roda Gigi
c. Kekakuan
Poros harus kuat bila mengalami lenturan atau defleksi puntirnya yang besar sehingga
terhindar dari getaran. Kekakuan poros dapat disesuaikan dengan jenis mesin yang
menggunakan poros tersebut.
d. Putaran Kritis
Pada putaran yang tidak konstan akan mengakibatkan getaran pada poros tersebut,
apalagi pergantian putaran dari putaran normal ke putaran maksimum. Untuk itu
poros harus dirancang tahan terhadap putaran maksimumnya, yang disebut dengan
putaran kritis. Oleh karena itu poros harus dirancang sedemikian rupa dan untuk lebih
aman harus digunakan di bawah putaran kritisnya. Memang dalam perancangan
poros ini harus kita sesuaikan dengan daya dan putaran yang harus dipindahkan
khususnya untuk kopling.
4.1.3 Perhitungan Momen Puntir Poros
Poros yang digunakan pada worm gear disatukan dan ini akan mengalami beban
puntir dan beban lentur, namun yang paling besar adalah momen puntir akibat putaran.
Perhitungan kekuatan poros didasarkan pada momen puntir khususnya untuk poros gigi
cacing.
Data yang diketahui (dari brosur) adalah :
Daya (P)
: 30,5 dk
Putaran (n)
: 31,4 rpm
P = 30.5 x 0.746 kW
= 22,753 kW (data dari brosur)
Maka untuk meneruskan daya dan putaran ini, terlebih dahulu dihitung daya
perencanaannya (Pd).
Pd = fc . P
dimana :
Pd = daya perencanaan
(kW)
Perancangan Roda Gigi
fc = faktor koreksi
P = daya masukan
(kW)
Daya mesin (P) merupakan daya nominal output dari motor penggerak, daya inilah
yang ditransmisikan melalui poros dengan putaran tertentu.
Tabel 4.1. Jenis-jenis Faktor Koreksi Berdasarkan Daya yang akan Ditransmisikan
Daya Yang Akan Ditransmisikan
fc
Daya rata-rata
1,2 – 2,0
Daya maximum
0,8 – 1,2
Daya Normal
1,0 – 1,5
Sumber: Sularso,Kiyokatsu Suga, “ Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin “
Untuk perancangan poros ini diambil daya maksimum sebagi daya rencana dengan
faktor koreksi sebesar fc = 1,2. Harga ini diambil dengan pertimbangan bahwa daya yang
direncanakan akan lebih besar dari daya maksimum sehingga poros yang akan direncanakan
semakin aman terhadap kegagalan akibat momen puntir yang terlalu besar.
Pd
= 1,2 . 22,753 kW
= 27,3036 kW (daya rencana)
4.1.4. Pemilihan Bahan
Pemilihan suatu bahan yang akan digunakan dapat ditentukan dengan menghitung
momen puntir (momen torsi rencana) yang dialami poros. Momen puntir rencana adalah:
Mp = 9,74 . 105 .
Pd
n
Mp = 9,74 . 105 x 27,3036 kW / 31,4 rpm
= 846,933 kg.mm
Dalam pemilihan bahan perlu diperhatikan beberapa hal seperti pada tabel berikut,
dan kita dapat menyesuaikan dengan yang kita butuhkan.
Perancangan Roda Gigi
Tabel 4.2. Batang baja karbon yang difinis dingin (Standar JIS)
Lambang
Perlakuan
Diameter
Panas
(mm)
Tarik
(kg/mm2)
20
atau
Dilunakkan kurang
21 – 80
S35C-D
Tanpa
Dilunakkan
20
Kekerasan
Kekuatan
atau
kurang
21 – 80
HR C
HB
(HRB)
58 – 79
(84) – 23
-
53 – 69
(73) – 17
144 – 216
63 – 82
(87) – 25
-
58 – 72
(84) – 19
160 – 225
Sularso, “Dasar-dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradya Pramita, Jakarta 1994
Tabel 4.3. Batang baja karbon yang difinis dingin (Lanjutan)
Lambang
Perlakuan
Panas
S45C-D
Diameter
Kekerasan
2
(mm)
Dilunakkan 20
Kekuatan Tarik
(kg/mm )
HRC (HRB)
HB
atau 65 – 86
(89) – 27
-
60 – 76
(85) – 22
166 – 238
12 – 30
-
(90) – 24
183 – 253
atau 72 – 93
14 – 31
-
67 – 83
10 – 26
188 – 260
19 – 34
-
16 – 30
213 – 285
kurang
21 – 80
Tanpa
20
atau 71 – 91
Dilunakkan kurang
66 – 81
21 – 80
S55C-D
Dilunakkan 20
kurang
21 – 80
Tidak
20
atau 80 – 101
Dilunakkan kurang
75 – 91
21- 80
Sularso, “Dasar-dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradya Pramita, Jakarta 1994
Dalam pemilihan bahan perlu diketahui tegangan izinnya, yang dapat dihitung dengan
rumus:
Perancangan Roda Gigi
τa 
b
Sf1Sf2
τa = tegangan geser izin (kg/mm2)
dimana :
σb = kekuatan tarik bahan (kg/mm2)
Sf1 = faktor keamanan yang tergantung pada jenis bahan, dimana untuk bahan SC besarnya : 6,0.
Sf2 = faktor keamanan yang bergantung dari bentuk poros, dimana harganya
berkisar antara 1,3 – 3,0.
Untuk Sf2 diambil sebesar 3,0 maka tegangan geser izin bahan S55C-D (AISI 1045), maka
tegangan geser izin adalah:
2
72
kg
/
mm


4
kg
/
mm
2
a
6
.3
4.1.5. Perencanaan Diameter Poros
Perencanaan untuk diameter poros dapat diperoleh dari rumus:
dp =
dimana :
 5 ,1

. K t .C b . M p 

 a

1/3
dp = diameter poros (mm)
τa = tegangan geser izin (kg/mm2)
Kt = faktor koreksi tumbukan, harganya berkisar 1,5 – 3,0
Cb = faktor koreksi untuk terjadinya kemungkinan terjadinya beban lentur,
dalam perencanaan ini diambil 1,2-2,3 karena diperkirakan tidak akan
terjadi beban lentur.
Mp = momen puntir yang ditransmisikan (kg.mm)
Dalam hal ini faktor koreksi tumbukan pada range 1,5 – 3,0 diambil Kt = 2,8, supaya
poros aman dari tumbukan. Dan dalam mekanisme ini beban lentur yang terjadi kemungkinan
adalah kecil karena poros adalah relatif pendek, sehingga faktor koreksi untuk beban lentur
Cb = 2, maka diameter poros dapat ditentukan sebagai berikut :
dp
 5 ,1
=  x 2 ,8 x 2 x 846,933
 4



1/ 3
Perancangan Roda Gigi
= 18,218 mm ≈ 19 mm
Maka diameter poros yang diambil adalah 20 mm.
4.1.6. Pemeriksaan Kekuatan Poros
Hasil diameter poros yang dirancang harus diuji kekuatannya. Pemeriksaan dapat
dilakukan dengan memeriksa tegangan geser yang terjadi akibat tegangan puntir yang dialami
poros. Jika tegangan geser lebih besar dari tegangan geser izin dari bahan tersebut, maka
perancangan akan dikatakan gagal.
Besar tegangan geser yang timbul pada poros adalah :
τp
dimana : τp
=
16 . Mp
 .d
3
= tegangan geser akibat momen puntir (kg/mm2)
Mp = momen puntir yang ditransmisikan (kg.mm)
dp = diameter poros (mm)
Untuk momen puntir (Mp)= 846,933 kg.mm, dan diameter poros dp= 20 mm, maka
perhitungan tegangan gesernya adalah sebagai berikut:
τP =
16 x 846,933
 . 20
3
= 0,53kg/mm2
Menurut hasil yang diperoleh dari perhitungan diatas, terlihat bahwa tegangan geser yang
2
terjadi adalah lebih kecil daripada tegangan geser yang diizinkan τ p  τ a (a 4kg/mm).
Dengan hasil ini maka dapat disimpulkan bahwa poros ini aman untuk digunakan pada roda cacing
yang dirancang untuk memindahkan daya dan putaran yang telah ditentukan.
Gaya tangensial poros dapat dihitung dari:
 Mp 
F=

d S 
 p f2 
dimana:
F
= Gaya tangensial (kg)
Mp = Momen puntir (kg.mm)
Perancangan Roda Gigi
dp
= Diameter poros (mm)
Sf2 = Faktor keamanan yang tergantung pada bentuk poros dimana berkisar
antara 1,3-
3,0.
Kita ambil S f2 = 3, Maka:
= 127 kg
Diperoleh gaya tangensial poros tersebut 127 kg.
4.2 Roda Gigi Cacing
Berat (W) total dari conveyor adalah sebesar 1360 kg. factor koreksinya (fc) adalah
1,2, sehingga berat rencana (Wd) adalah :
Wd
= fc . W
= 1,2 x 1360 kg
Wd
= 1632 kg
Jumlah ulir (gigi) cacing, z1 = 1, karena cacing pada umumnya menggunakan 1-8 gigi.
Jadi, diambil perbandingan ulir cacing adalah 1.
Jumlah gigi roda cacing, z2 = 40
Sudut kisar, γ diambil berdasarkan kebutuhan.
Tabel 5.1 Faktor Sudut Kisar Ky
Sudut kisar
Ky
γ < 100
1
0
0
γ = 10 - 25
1,25
γ > 250
1,50
Sumber: Dasar Pemilihan dan Perancangan Elemen Mesin, Sularso & Kiyokatsu Suga, Hal. 280
γ yang diambil adalah sebesar 100, cacing dan porosnya merupakan satu kesatuan,
maka modul aksialnya adalah,
Perancangan Roda Gigi
ms
≈
ms
≈
ms
≈ 21,33 mm, cos 100 = 0,985
z
misalkan DP =
d
= 1,3, maka modul normal, mn =
= 19,54 mm.
ta=µmn/ cos 100 =62,02 mm,
sehingga didapat modul normal, mn = 19,54 mm.
ms
= mn / cos γ
= 19,54 / 0,985
= 19,84 mm
Maka, untuk mencari diameter lingkaran jarak bagi cacing d1 adalah sebagai berikut.
d1
= z1.mn / sin γ
= 1 x 19,54 (mm) / 0,174
= 112,30 mm
Diameter lingkaran jarak bagi roda cacing, d2 dapat dicari dari :
d2
= z2 . ms
= 40 x 19,84
= 793,6 mm,
Jarak sumbu poros dapat diketahui dengan :
a
= (d1 + d2)/2
= (112,30 + 793,6)/2
= 452,92 mm
Maka, tinggi kepala gigi cacing hk adalah dapat ditentukan dengan rumus :
hk
= mn
= 19,54 mm
Perancangan Roda Gigi
Tinggi kaki gigi cacing diperoleh dari hubungan modus normal sehingga didapat :
hf
= 1,157 mn
= 1,157 x 19,54
= 22,61 mm
Kelonggaran puncaknya adalah
C
= 0,157 mn
= 0,157 x 19,54
= 3,067 mm
Tinggi gigi dapat dicari dari hubungan perkalian antara modus normal dengan 2,157.
Sehingga diperoleh :
H
= 2,157 mn
= 2,157 x 19,54
= 42,147 mm
Diameter luar roda cacing adalah :
dk1
= d1 + 2hk
= 112,30 + 2 (19,54)
= 151,38 mm
Diameter kaki roda cacing diperoleh
dr1
= d1 – 2hf
= 112,30 – 2 (22,61)
= 67,08 mm
Diameter kepala roda cacing diperoleh :
dt
= d2 + 2hk
Perancangan Roda Gigi
= 793,6 + 2 (19,54)
= 832,68 mm
Diameter kaki roda cacing
dr2
= d2 – 2hf
= 793,6 - 2 (22,61)
= 748,38 mm
Lebar sisi gigi roda cacing,
b
= 0,577dk1
atau,
b
=2,38 (πmn/cos γ) + 6,35
= 0,577 x 151,38
=2,38 (π19,54/cos 10) + 6,35
= 87,35 mm
= 154,70 mm
Jika sudut yang dibentuk oleh lengkungan gigi roda cacing adalah υ = 90 0, maka lebar
roda cacing dapat dipilih disekitar 87,35 mm – 154,70 mm.
Maka, pemilihan lebar sisi gigi roda cacing adalah 125 mm.
Jari-jari lengkungan puncak gigi roda cacing
r1
= (d1/2) - hk
= (112,30/2) – 19,54
= 36,61 mm
Diameter luar roda cacing,
dk2
= dt + 2[(d1/2) – hk] (1 – cos υ)
= 832,68 + 2[(112,30/2) – 19,54] (1- cos 900)
= 905,9 mm
Maka, lebar sisi gigi efektif dapat diperoleh :
be
= dk1 sin (υ/2)
= 151,38 sin 45
Perancangan Roda Gigi
= 107,04 mm
Jadi, dari perhitungan didapat bahan rencana untuk poros cacing adalah SF50 dan
bahan rencana untuk roda gigi cacing adalah FC19.
σba = 5,5 kg/mm2 , maka dalam hal ini,
z1 = 1 , z2 = 40 , mn = 19,54 mm
Gigi cacing bersatu dengan poros dan bahan rencananya adalah SF50.
Bahan untuk roda gigi cacing adalah FC19. Diperoleh bahwa dimensi rencana untuk roda gigi
cacing adalah :
d1 = 112,30 mm, d2 = 793,6 mm, b = 125 mm, υ = 900
4.3 Bantalan
Bantalan adalah eleman mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau
gerak bolak-baliknya dapat berlangsung dengan halus, aman dan tahan lama. Bantalan harus
cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik.
Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh system akan menurun atau
tak dapat bekerja secara semestinya.
4.3.1. Klasifikasi Bantalan
Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros
a. Bantalan luncur. Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan
bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan
perantaraan lapisan pelumas.
b. Bantalan gelinding. Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian
yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru),
rol atau rol jarum dan rol bulat.
2. Atas dasar arah beban terhadap poros
a. Bantalan radial. Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu
poros.
Perancangan Roda Gigi
b. Bantalan gelinding. Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.
c. Bantalan gelinding khusus. Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya
sejajar dan tegak lurus sumbu poros.
Bantalan yang akan digunakan adalah jenis bantalan gelinding atau yang biasa disebut
bantalan bola radial alur dalam baris tunggal. Alasan pemilihan yang utama adalah karena
koefisien gesekan yang sangat kecil dan juga didasarkan pada ketahanan bantalan dalam
menerima beban aksial dan putaran tinggi.
Langkah awal yang dilakukan dalam perencanaan bantalan adalah perhitungan
terhadap beban dinamis yang merupakan penjumlahan beban radial dan beban aksial . Jenis
bantalan yang dipilih.
4.3.2. Perencanaan Bantalan Poros
Pembebanan total pada poros dapat dilihat seperti pada Gambar 6.2
Gambar 6.2 Pembebanan total pada poros
1. Kekuatan bantalan
Sebelumnya tentukan dulu momen (T) yang akan ditransmisikan.
Perancangan Roda Gigi
T = 9,74. 105 x
Dimana dalam hal ini, PM adalah putaran motor yang telah ditentukan, yakni sebesar 22,753
kW, i merupakan perbandingan gigi, yakni sebesar 40 : 1, maka, i = 40, dan n D adalah putaran
drum sebesar 31.4 rpm, sehingga T diperoleh,
T = 9,74. 105 x
= 17,6. 103 kg.mm
m0 
π
4
(d o
2
2
 d 1 ) .b .ρ
Dimana :
mo = massa roda gigi.
do = Diameter jarak bagi (mm)
d1 = Diameter poros utama (mm)
Gbr: 5.1. Bantalan
b
= lebar roda gigi (mm)
 = massa jenis roda gigi (7,65x10-6 Kg/mm3).
Maka mo=
471 kg.
Tabel 6.1 Faktor-faktor V, X, Y dan X0,Y0
5
C0/Fa
X
1
Y
0
Fa/VFr ≤ e
Fa/VFr > e X
0,56
10
15
20
25
Perancangan Roda Gigi
1,26 1,49 1,64 1,76 1,85
Y
0,35 0,29 0,27 0,25 0,24
E
Sumber: Dasar Pemilihan dan Perancangan Elemen Mesin, Sularso & Kiyokatsu Suga, Hal. 212
1. Perhitungan Faktor Umur Bantalan
Faktor umur bantalan (fh) dicari dengan persamaan
1
 L 3
fh   H 
 500 
dimana : Lh = umur nominal bantalan. Direncanakan pemakaian sebentar-sebentar. Dari
Lamp. 6 dipilih Lh = 7500 jam
1
 7500  3
maka: f h  
 = 2,47
 500 
2. Perhitungan Faktor putaran
Faktor putaran (fn) dicari dengan rumus
1
 33,3  3
fn  

 n 
; dimana : n = putaran mesin (1250 rpm)
fn = 0,3
3. Pemilihan Bantalan
Dari hasil yang diperoleh diatas, maka kapasitas nominal bantalan dapat dihitung
dengan persamaan
C = P . [fh / fn]
= 117.80 kg [2.47/0.3]
Perancangan Roda Gigi
= 969.89 kg
Dari hasil perhitungan diatas, maka nomor bantalan yang dipilih adalah 6007, dengan
data-data sebagai berikut
d = 35 mm,
D = 62 mm,
B = 14 mm,
r = 1,5 mm
Perancangan Roda Gigi
BAB V
KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari tulisan tugas perancangan roda gigi ini
adalah sebagai berikut:
1.
Perancangan roda gigi yang tepat perlu memperhatikan bahan yang akan digunakan,
dalam perancangan ini bahan-bahan yg digunakan adalah:
a. Bahan untuk roda gigi cacing yang digunakan adalah baja FC 19 (σba=5,5kg/mm2).
b. Bahan untuk poros roda gigi cacing digunakan baja S55C-D (a 4kg/mm)
2
c. Bahan untuk poros cacing digunakan baja SF50 (  b  5 0 kg / m m 2 )
2.
Bantalan yang dipilih adalah bantalan dengan nomor 6007.
3.
Daya output (Po) lebih kecil dibandingkan dengan daya motor rencana, hal ini
disebabkan pemilihan faktor
Perancangan Roda Gigi
DAFTAR PUSTAKA
Enerka Dunlop, Conveyor Belt Technique Design and Calculation, Preston, Lancashire
United Kingdom, 1994
James Mangroves, Gere, Stephen P. Timoshenko, dan Hans J. Wospakrik (penerjemah),
Mekanika Bahan, Edisi Kedua, Versi SI, Jilid 1, Erlangga, Jakarta, 1996.
Joseph E. Shigley, Larry D. Mitchell, dan Gandhi Harahap (penerjemah) , Perencanaan
Teknik Mesin, Edisi Keempat, Jilid 1, Erlangga, Jakarta, 1991
Joseph E. Shigley, Larry D. Mitchell, dan Gandhi Harahap (penerjemah) , Perencanaan
Teknik Mesin, Edisi Keempat, Jilid 2, Erlangga, Jakarta, 1991
Robert L. Norton, Machine Design: An Integrated Approach, Prentice Hall, New Jersey,
1996
Sularso dan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradnya
Paramita, Jakarta, 1994
Perancangan Roda Gigi