Perencanaan Belt Dan Pulley

PERENCANAAN BELT DAN PULLEY Belt digunakan untuk mentransmisikan putaran dan daya dari suatu poros ke poros yang lain, biasanya mempunyai jarak yang jauh sehingga tidak memungkinkan transmisi langsung dengan rodagigi. Sebagian besar transmisi belt menggunakan tipe V, karena penanganannya mudah dan harga nya pun murah. Dalam perencanaan belt ini, yang digunakan adalah standar V-belt berjumlah 2 buah. Transmsi ini diharapkan mampu menghasilkan putaran yang diinginkan, sehingga proses pemotongan yang dilakukan oleh piringan eksentrik dapat berjalan dengan baik.

Gambar 3.1 Skema belt tipe V

Menentukan design Power Dari table 8.2 ( Mechanical Design – Peter Child) untuk mesin pemotong dengan asumsi waktu kerja 10 jam/hari didapatkan servis factor 1.

Rumus :

DesignPowe r  Power  servisFaktor = 1.5 HP x 1 = 1.5 HP

Menentukan Diameter Pulley 1 dan 2 Spesifikasi data perencanaan:  Bahan belt

: Chrome Leather

 Daya motor

: P = 1.12 kW = 1.5 hp

 Putaran pulley 1 (penggerak)

: n1 = 1000 rpm

 Putaran pulley 2

: n2 = 424 rpm

 Rasio Kecepatan

: 2.35

Diameter Pulley : Diameter Pulley 1 dan 2 didapatkan dari table 8.4 (Mechanical Design – Peter Child), dimana untuk speed ratio 2.35 diameter pitch yang sesuai adalah : Diameter 1 : 170 mm Diameter 2 : 400 mm Center of distance : Penentuan center of distance dapat di peroleh dari perumusan yang ada pada buku Mechanical Design – Deutschman

C  3R1  R 2

Rumus:

C  3(85mm)  200mm C  455mm Keterangan: C

= Center of distance

R1

= Jari-jari pulley 1

R2

= Jari-jari Pulley 2

Kecepatan keliling (Vp1):

V p1 

  D1  n1   170 mm  1000 rpm   8,9 m s 60  1000 60  1000

Penentuan Tipe Belt Dari ketentuan yang ada pada buku Mechanical Design – Peter Child, jenis belt yang dipakai dipengaruhi oleh power, kecepatan putar dan rasio kecepatan.

Gambar 3.2 Prosedur untuk menentukan jenis belt

Dari perencanaan didapatkan power sebesar 1.5 HP , Kecepatan putar 8,9 m/s dan rasio kecepatan 2.35 sehingga jenis belt yang dipakai adalah V-belt. Penentuan Tipe Pulley Gaya keliling rata-rata (Frate):

Frate 

102  P 102  1.12kW   12.84kgf Vp 8.9 m / s

= 125.9 N

Karena adanya overload atau tarikan awal yang besar, maka diperkirakan bahwa ada kemungkinan gaya akan bervariasi dan mencapai harga maksimum. Tarikan awal biasanya dibuat sebesar mungkin dengan tambahan 50 %. Maka: Fmax  150 %  Frate

= 1,5  12.84 N

= 19.26 kgf = 188.9 N

Penampang belt dipilih berdasarkan tegangan yang timbul dan tegangan akibat beban mula (K), yaitu: K  2   o keterangan: 

= faktor tarikan, untuk V-belt

o = tegangan mula-mula, untuk V-belt

= 0,7 = 12 kgf/cm2

K = 2 (0,7)  12 kgf/cm2 = 16,8 kgf/cm2

maka

Dari tegangan yang timbul karena beban tersebut, maka dapat dicari luasan penampang belt:

z A 

Fmax 19.26 kgf   1.15 cm 2 K 16,8 kgf / cm 2

Berdasarkan tabel 20.1 ( Mechanical Design – Khurmi Gupta), tipe penampang yang dipilih adalah A karena power perencanaan sebesar 1.5 HP : Tipe Belt

:A

Jangkauan Power

: 0,94 – 4,7 HP

Lebar(b)

: 13 mm

Tebal(h)

: 8 mm

Massa belt per meter : 0.1 kg/m Groove angle (2β)

: 322

: Chrome Leather dengan σmax =3.1 MN/m2

Bahan Belt

Cross Section Area(A): 104 mm2 Penentuan Panjang Belt

( R2  R1)

2

L  2 . c   ( R2  R1 ) 

 2  455   (200  85) 

c

(200  85) 2 455

= 1834.42 mm

Berdasarkan tabel 20.3 ( Mechanical Design – Khurmi Gupta), panjang standard belt adalah 1941 mm.

Kekendoran V-Belt, Amin(mm) Tipe Belt-A

:

Amin = c – 2h = 455 mm – 2(8 mm) = 439 mm Ketegangan V-Belt, Amax(mm) Tipe Belt-A

:

Amax = (1.05~1.10). c = 1.05 . 455 mm = 477.75 mm Penentuan Jumlah Belt Sudut putar ( ):

sin  

D2  D1 (400  170)mm   0,25 2c 2  455mm

α = 14.642

  180  2  180  (2  14.64)  150.72

 = 150.72 x

 180

= 2,63 rad

Gaya sentrifugal :

Rumus:

Fc  m  v

2

= 0,1 kg/m x (8,9 m/s)2 = 7,92 N Gaya maksimal pada belt : Rumus: Fmax=



. a = 12 × 106 N/m2× 104.10-6 m2 = 1248 N

Gaya pada sisi belt yang tertarik:

Rumus:

F1  F  Fc

= (1248 – 7,92) N = 1240,08 N

2,3 log

F1      cos ec F2

2,3 log

F1  0,25  2,63  cos ec16 F2

2,3 log

log

F1  0.63 F2

F1 0.63   0.27 F2 2,3 F1  1.86 F2

F2 

F1 1240.08   665.96 N 1.86 1.86

Power yang ditransmisikan/belt : HPb

= ( F1 – F2) V = ( 1240,08 – 665.96 ) x 8,9 = 5109.65 watt = 5.11 kW = 6.85 HP

Jumlah belt yang digunakan adalah: z 

HP HPb

=

1.5 HP 6.85 HP

= 0,21  1( aman dengan menggunakan 1 belt )

Tegangan Yang Terjadi Pada Belt a. Tegangan akibat gaya tarik awal (o):

 o  12 kgf cm 2

untuk jenis V-belt

b. Tegangan akibat gaya sentripetal (v):

v 

 . Vp

2

10 . g

keterangan:  = berat jenis bahan = 0,75 – 1,05 kg/dm3

v  maka:

1,05   8,9 10  9,81

2

 0,84 kg m 2

c. Tegangan akibat bending (b):

 b  Eb 

h Dmin

keterangan: Eb = modulus elastisitas belt = 300 – 600 kgf/cm2, dari tabel 3-4 untuk jenis bahan Chrome Leather.

 b  600  Maka:

8  28.24 kgf cm 2 170

K = !6.8 kgf/cm2 Sehingga didapat tegangan maksimum:

 max   0 

K  2



v

 b

16,8     12   0,84  28.24 kgf cm 2  49.48 kgf / cm 2 2  

Penentuan Umur Belt (H)

Rumus:

  fat N base H    3600  u  X   max

m

  

Keterangan: Nbase = 107, basis dari fatigue test

fat

= batas kelelahan (fatigue), endurance limit yang berkaitan dengan Nbase = 90 kgf/cm2 untuk jenis V-belt dan terbuat dari leather

u

= Jumlah putaran belt per detik u 

8,9 m s 1,834 m

Vp l

=

= 4.85 rps

X

= 2, jumlah pulley yang berputar

m

= 8 untuk jenis V-belt

maka:  90 kg cm 2 10 7 H    3600  4.85  1  49.48 kg cm 2

Dimensi-Dimensi Pulley

8







 68621.2 jam kerja

Dari tabel 20.2 ( Machine Design – Khurmi Gupta ) untuk V-belt type A diperoleh data dimensi pulley sebagai berikut: w = 11 mm

a = 3,3 mm

f = 10 mm

c = 8,7 mm

e = 15 mm

 = 32,34,38 d = 12 mm Diameter pulley: Dout, 1 = D1 + 2 .a

= 170 + 2(3,3)

= 176.6 mm

Dout, 2 = D2 + 2 .a

= 400 + 2(3,3)

= 406.6 mm

Din, 1 = Dout, 1 – 2 .c

= 176.6 - 2(8,7) = 159.2 mm

Din, 2 = Dout, 2 - 2 .c = 406.6 - 2(8,7) = 389.2 mm Lebar pulley (b): Lebar pulley penggerak = lebar pulley yang digerakkan maka: b1 = b2 = (z – 1).e + 2.f = (1 – 1) 15 + 2 (10) = 20 mm

Berat Pulley 1 Dan 2  Bahan Pulley

: Cast carbon steel

 Massa jenis

:  = 0,283 lb./in3  7833,45 kg/m3 (tabel A-16)

 Diameter pulley 1 : Dout,1 = 176,6 mm  Diameter pulley 2 : Dout,2 = 406,6 mm  Lebar pulley 1

Volume pulley 1:

: b = 20 mm

V1 



1 4

2  Dout ,1 . b    h A

=



1 4



  0,176 2 .20 .10 3   8.10 3 1.15 .10 4 

V1 = 4,89.10-4 m3 Volume pulley 2: V2 



1 4

2  Dout ,2 .b   h A

=



1 4



  0,406 .20 .10 3   8.10 3 1.15 .10 4  2

V1 = 2,59.10-3 m3

Berat pulley 1 :

wp   . Vp . g

= 7833,45  4,89.10-4  9,81 m/s2 = 37.57 N

Berat pulley 2 :

wp   . Vp . g

= 7833,45  1,55.10-3  9,81 m/s2

Spesifikasi Pulley dan Belt yang direncanakan :  Belt Bahan

: Chrome leather

Jenis

: V-Belt type A

Panjang

: 1834 mm

Jumlah

:1

 Pulley 

Pulley I Bahan

: Cast Carbon Steel

Dout

: 176,6 mm

= 198.75 N



Din

: 159.2 mm

Lebar

: 20 mm

Berat Pulley

: 37.57N

Pulley II Bahan

: Cast Carbon Steel

Dout

: 406.6 mm

Din

: 389.2 mm

Lebar

: 20 mm

Berat Pulley

: 198.75 N

Menentukan Diameter Pulley 3 dan 4 Spesifikasi data perencanaan:  Bahan belt

: Chrome Leather

 Daya motor

: P = 1.12 kW = 1.15 hp

 Putaran pulley 1 (penggerak)

: n3 = 424 rpm

 Putaran pulley 2

: n4 = 192 rpm

 Rasio Kecepatan

: 2.25

Diameter Pulley : Diameter Pulley 3 dan 4 didapatkan dari table 8.4 (Mechanical Design – Peter Child), dimana untuk speed ratio 2.25 diameter pitch yang sesuai adalah : Diameter 3 : 140 mm Diameter 4 : 315 mm Center of distance :

Penentuan center of distance dapat di peroleh dari perumusan yang ada pada buku Mechanical Design – Deutschman

C  3 R3  R 4

Rumus:

C  3(70mm)  107.5mm C  317.5mm Keterangan: C

= Center of distance

R3

= Jari-jari pulley 3

R4

= Jari-jari Pulley 4

Kecepatan keliling (Vp3):

V3 

  D3  n3   140 mm  424 rpm   3.1 m s 60  1000 60  1000

Penentuan Tipe Belt Dari ketentuan yang ada pada buku Mechanical Design – Peter Child, jenis belt yang dipakai dipengaruhi oleh power, kecepatan putar dan rasio kecepatan.

Gambar 3.2 Prosedur untuk menentukan jenis belt

Dari perencanaan didapatkan power sebesar 1.5 HP , Kecepatan putar 3.1 m/s dan rasio kecepatan 2.25 sehingga jenis belt yang dipakai adalah V-belt.

Penentuan Tipe Pulley

Gaya keliling rata-rata (Frate):

Frate 

102  P 102  1.12kW   36.85kgf Vp 3.1 m / s

= 361.38 N

Karena adanya overload atau tarikan awal yang besar, maka diperkirakan bahwa ada kemungkinan gaya akan bervariasi dan mencapai harga maksimum. Tarikan awal biasanya dibuat sebesar mungkin dengan tambahan 50 %. Maka: Fmax  150 %  Frate

= 1,5  36.85 N

= 55.28 kgf = 542.11 N

Penampang belt dipilih berdasarkan tegangan yang timbul dan tegangan akibat beban mula (K), yaitu: K  2   o keterangan: 

= faktor tarikan, untuk V-belt

o = tegangan mula-mula, untuk V-belt maka

= 0,7 = 12 kgf/cm2

K = 2 (0,7)  12 kgf/cm2 = 16,8 kgf/cm2 Dari tegangan yang timbul karena beban tersebut, maka dapat dicari luasan penampang

belt:

z A 

Fmax 55.28 kgf   3.3 cm 2 2 K 16,8 kgf / cm

Berdasarkan tabel 20.1 ( Mechanical Design – Khurmi Gupta), tipe penampang yang dipilih adalah A karena power perencanaan sebesar 1.5 HP : Tipe Belt

:A

Jangkauan Power

: 0,94 – 4,7 HP

Lebar(b)

: 13 mm

Tebal(h)

: 8 mm

Massa belt per meter : 0.1 kg/m Groove angle (2β)

: 322

Bahan Belt

: Chrome Leather dengan σmax =3.1 MN/m2

Cross Section Area(a) : 104 mm2 Penentuan Panjang Belt L  2 . c   ( R2  R1 ) 

( R2  R1)

2

c

(107.5  70) 2  2  317.5   (107.5  70)  317.5

= 1196.77 mm

Berdasarkan tabel 20.3 ( Mechanical Design – Khurmi Gupta), panjang standard belt adalah 1204 mm.

Kekendoran V-Belt, Amin(mm) Tipe Belt-A

:

Amin = c – 2h = 317.5 mm – 2(8 mm) = 301.5 mm Ketegangan V-Belt, Amax(mm) Tipe Belt-A

:

Amax = (1.05~1.10). c = 1.05 . 317.5 mm = 333.38 mm

Sudut putar ( ):

D2  D1 (315  140) mm   0,28 2c 2  317.5mm

sin  

α =

16.26

  180  2  180  (2  16.26)  147.48

 = 147.48 x

 180

= 2,57 rad

Gaya sentrifugal :

Rumus:

Fc  m  v

2

= 0,1 kg/m x (3.1 m/s)2 = 0.96 N Gaya maksimal pada belt : Rumus: Fmax=



.a = 12 × 106 N/m2× 104.10-6 m2 = 1248 N

Gaya pada sisi belt yang tertarik:

Rumus:

F 3  F  Fc

= (1248 – 0.96) N = 1247.04N

2,3 log

F3      cos ec F4

2,3 log

F3  0,25  2,57  cos ec16 F4

2,3 log

F3  0.62 F4

log

F3 0.62   0.27 F4 2,3 F3  1.86 F4

F3 

F 4 1247.04   670.45 N 1.86 1.86

Power yang ditransmisikan/belt : HPb

= ( F3 – F4) V = ( 1247,04 – 670.45 ) x 3.1

= 1787.42 watt = 1.787 kW = 2.4 HP

Jumlah belt yang digunakan adalah: z 

HP HPb

=

1.5 HP 2.4 HP

= 0,625  1( aman dengan menggunakan 1 belt )

Tegangan Yang Terjadi Pada Belt d. Tegangan akibat gaya tarik awal (o):

 o  12 kgf cm 2

untuk jenis V-belt

e. Tegangan akibat gaya sentripetal (v):

v 

 . Vp

2

10 . g

keterangan:  = berat jenis bahan = 0,75 – 1,05 kg/dm3

v  maka:

1,05   8,9 10  9,81

2

 0,84 kg m 2

f. Tegangan akibat bending (b):

 b  Eb 

h Dmin

keterangan: Eb = modulus elastisitas belt = 300 – 600 kgf/cm2, dari tabel 3-4 untuk jenis bahan Chrome Leather.

 b  600  Maka:

8  34.29 kgf cm 2 140

K = !6.8 kgf/cm2 Sehingga didapat tegangan maksimum: K  2

 max   0 



v

 b

16,8     12   0,84  34.29 kgf cm 2  55.53 kgf / cm 2 2  

Penentuan Umur Belt (H)

Rumus:

  fat N base H    3600  u  X   max

m

  

Keterangan: Nbase = 107, basis dari fatigue test

fat

= batas kelelahan (fatigue), endurance limit yang berkaitan dengan Nbase = 90 kgf/cm2 untuk jenis V-belt dan terbuat dari leather

u

= Jumlah putaran belt per detik u 

3 .1 m s 1.204 m

Vp l

=

= 2.57 rps

X

= 2, jumlah pulley yang berputar

m

= 8 untuk jenis V-belt

maka:  90 kg cm 2 10 7 H    3600  2.57  1  55.53 kg cm 2

8

  

 51461.57 jam kerja

Dimensi-Dimensi Pulley

Dari tabel 20.2 ( Machine Design – Khurmi Gupta ) untuk V-belt type A diperoleh data dimensi pulley sebagai berikut: w = 11 mm

a = 3,3 mm

f = 10 mm

c = 8,7 mm

e = 15 mm

 = 32,34,38 d = 12 mm

Diameter pulley: Dout, 3 = D3 + 2 .a

= 140 + 2(3,3)

= 146.6 mm

Dout, 4 = D4 + 2 .a

= 315 + 2(3,3)

= 321.6 mm

Din, 3 = Dout, 3 – 2 .c

= 146.6 - 2(8,7) = 129.2 mm

Din, 4 = Dout, 4 - 2 .c = 321.6 - 2(8,7) = 304.2 mm

Lebar pulley (b): Lebar pulley penggerak = lebar pulley yang digerakkan maka: b3 = b4 = (z – 1).e + 2.f = (1 – 1) 15 + 2 (10) = 20 mm Berat Pulley 3 Dan 4  Bahan Pulley

: Cast carbon steel

 Massa jenis

:  = 0,283 lb./in3  7833,45 kg/m3 (tabel A-16)

 Diameter pulley 3 : Dout,3 = 146.6 mm  Diameter pulley 4 : Dout,4 = 321.6 mm  Lebar pulley 3,4 : b = 20 mm Volume pulley 3:



V3 

1 4

2  Dout ,3 . b    h A

=



1 4



  0,146  .20 .10 3   8.10 3  3.3 .10 4  2

V3 = 3,26.10-4 m3 Volume pulley 4:

V4 



1 4

2  Dout ,4 .b   h A

=



1 4



  0,321 2 .20 .10 3   8.10 3  3.3 .10 4 

V4 = 1.61.10-3 m3

Berat pulley 3 :

wp   . Vp . g

= 7833,45  3.26.10-4  9,81 m/s2 = 25.05 N

Berat pulley 4 :

wp   . Vp . g

= 7833,45  1,61.10-3  9,81 m/s2

= 123.72 N

Spesifikasi Pulley dan Belt yang direncanakan :  Belt Bahan

: Chrome leather

Jenis

: V-Belt type A

Panjang

: 1204 mm

Jumlah

:1

 Pulley 



Pulley 3 Bahan

: Cast Carbon Steel

Dout

: 146,6 mm

Din

: 129.2 mm

Lebar

: 20 mm

Berat Pulley

: 25.05 N

Pulley 4 Bahan

: Cast Carbon Steel

Dout

: 321.6 mm

Din

: 304.2 mm

Lebar

: 20 mm

Berat Pulley

: 123.72 N

Menghitung diameter poros 1 : FR

A

C

B 150 mm

Fw,p1 75 mm

D 75 mm

Gambar 1. Reaksi gaya pada poros 1

Reaksi tumpuan pada titik B dan D:

FV = 0; BV + DV – Fw,p1 + FR= 0 BV + DV – 37.57 + 1906.04 = 0 BV + DV = -1868.47 N

MB = 0; - Bv .150 – FR.75 + Fw,P1.75 = 0 -BV .150 + 1906.04.75 – 37.57.75 = 0 BV .150 = (-1868.47).75 BV = -934.24 N (arah ke bawah) Maka,

BV + DV = -1868.47 N DV = -934.24 N (arah ke bawah)

Diagram Bidang Momen: Momen = Bv1 - Fw,p1 1 +FR11 - Dv1 Momen = -934.24 (x-150) - 37.57 (x-225) +1906.04 (x-225>) + 934.24 (x-300)

Gambar 2. Diagram Momen pada poros 1



Momen bending maksimal berada pada titik C.

Torsi pada Pulley 1: T = (F1 – F2)R1 = (1240,08 – 665.96). 88.3 = 50,7.103 N.mm

Ekuivalen momen putar:

Te =

M 2 T 2

=

(70067,63) 2  (50700) 2

=86486,77 N.mm

Momen bending ekuivalen :

Me =

1 ( M  Te ) 2

= 0,5( -70067.63+86486,77) = 8209.57 N.mm

Menentukan Diameter Poros 1: Untuk menentukan diameter suatu poros digunakan teori Soderberg, persamaannya adalah sebagai berikut:  32 N  D      . S yp  

 S yp   Me   Se 

2

13



3 2  Tm   4 

Dalam perencanaan ini, material poros 1 diambil AISI 1010 CDA. Dari tabel A-2 didapat:

Syp

= 40 ksi = 48000 psi

Su

= 64 ksi = 64000 psi

Keterangan: Syp

=

tegangan yang diijinkan dari material (psi)

N

=

faktor keamanan = 3,5 untuk material yang dioperasikan pada lingkungan, beban dan tegangan rata-rata

Me

=

momen bending ekivalen = 8209.57 N.mm = 72.66 lb-in.

Tm

=

Torsi pada poros 1



Se

63000  hp 63000  1.5  n1 1000

=

= 94.5 lb-in.

endurance limit terkoreksi (psi)

Dirumuskan:

Se 

1 C R . CS . C F . S n . Cw Kf

Keterangan: Kf

CR

=

faktor pengkonsentrasian tegangan lelah (fatigue stress) akibat bending

=

1,6 (Appendix B)

=

realibility atau faktor ketahanan CR = 1 – 0,008 D.M.F D.M.F = Deviation Multiplication Factor = 1,64 (tabel 3-2).

Untuk poros yang beroperasi pada atmosfer non korosif dan memiliki laju ketahanan survival rate) 95%. Sehingga: CR = 1 – 0,008.(1,64) = 0,8688

CF

= faktor pengurangan fatigue strength karena finishing permukaan atau faktor

koreksi finishing permukaan = 0,79. Berdasarkan gambar B-3 untuk permukaan yang dimesinkan. CS

= faktor pengurangan fatigue strength karena ukuran atau faktor koreksi.Ukuran

= 0,85 untuk bending atau torsi dari diameter ½ in. s.d. 2 in. S’n

=

batas ketahanan (endurance limit) S’n = 0,5 Su, untuk Su < 200.000 psi dan BHN < 400

CW

=

faktor koreksi welding = 1

Maka: Se 

1  0,8688  0,85  0,79   0,5  64000 1  11668 1,6

psi

Jadi diameter poros 1 yang diijinkan adalah:

 32  3,5  48000 D    72.66     48000  11668 

13









2



3

4

 94.5 2  



= 0,23 in.

Direncanakan diameter poros1: D1 = 30 mm = 1.18 in, maka perencanaan poros 1 adalah AMAN.

Kesimpulan Poros 1: Poros I aman terhadap beban bending,beban putar dan beban puntir. Diameter poros yang direncanakan aman karena lebih besar dari diameter keamanan. ° Spesifikasi pada poros 1 :

-

Diameter poros 1

: 1.18 inchi

-

Diameter aman

: 0.23 inchi

-

Bahan Poros

: AISI 1010 CDA

Menghitung gaya pada poros 2 : F R2

FR3

B A

Fw,p2 75mm

C Fw,p3

D

125 mm

Gambar 3. Reaksi gaya pada poros 2

Reaksi tumpuan pada titik A dan D:

FV = 0; AV + DV – (Fw,p2 + Fw,p3 + FR2) + FR3 = 0 AV + DV – (198.75+ 25.05 + 1906.04) + 1917.49 = 0 AV + DV = 212.35 N

MA = 0; - Dv .250 – Fw,p2.75 - FR2.75 + FR3.125 - Fw,p3.125= 0 -DV .250 - 198,75.75 – 1906,04.75 + 1917,49.200 – 25,05.200= 0 DV .250 = -78695.75 N.mm DV Maka,

= -882.52 N (arah ke bawah)

AV + DV = 212.35 N AV = 1094.87 N (arah ke atas)

Diagram Bidang Momen 

Mencari diagram momen dengan persamaan diskontinuitas :

50mm

Momen = Av1 - Fw,p2 1 - FR21 + FR31 - Fw,p3 1 - Dv1 Momen = 1094.87 (x) – 198.75 (x-75) – 1906.04 (x-75) + 1917.49(x-200) – 25.05 (x-200) + 504.027 (x-250.00)

Gambar 4. Diagram momen pada poros 2

Momen bending maksimal berada pada titik B. 

Torsi pada Pulley 2:

T1

= (F1 – F2)R2 = (1240,08 – 665.96). 203.3 = 116718 N.mm



Torsi pada Pulley 3:

T2

= (F3 – F4)R3 = ( 1247,04 – 670.45 ). 73.3 = 42264.05 N.mm

T=

T 12  T 2 2

=

Ekuivalen momen putar:

116718 2  42264.05

2

= 116718 N.mm

Te =

M 2 T2

=

(82114.88) 2  (116718) 2

=116718 N.mm

Momen bending ekuivalen :

Me =

1 ( M  Te ) 2

= 0,5(

82114.88

+116718) = 99416.44 N.mm

Menentukan Diameter Poros 2 : Untuk menentukan diameter suatu poros digunakan teori Soderberg, persamaannya adalah sebagai berikut:  32 N  D      . S yp  

 S yp   Me   Se 

2

13



3 2  Tm   4 

Dalam perencanaan ini, material poros 1 diambil AISI 1095 HR. Dari tabel A-2 didapat:

Syp

= 60 ksi = 60000 psi

Su

= 105 ksi = 10500 psi

Keterangan: Syp

=

tegangan yang diijinkan dari material (psi)

N

=

faktor keamanan = 3,5 untuk material yang dioperasikan pada lingkungan, beban dan tegangan rata-rata

Me

=

momen bending ekivalen = 99416.44 N.mm = 879.9 lb-in.

Tm

=

Torsi pada poros 2



63000  hp 63000  1.5  n2 424

= 222.88 lb-in.

Se

=

endurance limit terkoreksi (psi)

Dirumuskan:

Se 

1 C R . CS . C F . S n . Cw Kf

Keterangan: Kf

CR

=

faktor pengkonsentrasian tegangan lelah (fatigue stress) akibat bending

=

1,6 (Appendix B)

=

realibility atau faktor ketahanan CR = 1 – 0,008 D.M.F D.M.F = Deviation Multiplication Factor = 1,64 (tabel 3-2).

Untuk poros yang beroperasi pada atmosfer non korosif dan memiliki laju ketahanan survival rate) 95%. Sehingga: CR = 1 – 0,008.(1,64) = 0,8688 CF

= faktor pengurangan fatigue strength karena finishing permukaan atau faktor

koreksi finishing permukaan = 0,79. Berdasarkan gambar B-3 untuk permukaan yang dimesinkan. CS

= faktor pengurangan fatigue strength karena ukuran atau faktor koreksi.Ukuran

= 0,85 untuk bending atau torsi dari diameter ½ in. s.d. 2 in. S’n

=

batas ketahanan (endurance limit) S’n = 0,5 Su, untuk Su < 200.000 psi dan BHN < 400

CW Maka:

=

faktor koreksi welding = 1

Se 

1  0,8688  0,85  0,79   0,5  64000 1  11668 1,6

psi

Jadi diameter poros 1 yang diijinkan adalah:

 32  3,5  60000 D    879.9     60000  11668 

13



2









3

 222.88  2

4





= 1.34 in.

Direncanakan diameter poros 2: D2 = 40 mm = 1.57 in, maka perencanaan poros 2 adalah AMAN. Kesimpulan Poros 2: Poros 2 aman terhadap beban bending,beban putar dan beban puntir. Diameter poros yang direncanakan aman karena lebih besar dari diameter keamanan. ° Spesifikasi pada poros 2 : -

Diameter poros 2

: 1.57 inchi

-

Diameter aman

: 1.34 inchi

-

Bahan Poros

: AISI 1010 CDA