finish bab 5-selesai

60

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA

BAB V

ANALISA PERENCANAAN POROS

5.1 Poros A-B

5.1.1 Analisa pembebanan pada poros

Data poros input

Ft1 = 1218,75 lb Fr1 = 312,48 lb

Ft2= 812,5 lb Fr2 = 263 lb

Ft3= 635 lb Fr3 = 231,41 lb

Ft4 = 585 lb Fr4 = 212,93 lb

1. Perhitungan poros pada roda satu

Data yang diketahui, yaitu :

Ft1 = 1218,75 lb Fr1 = 312,48 lb

Reaksi tumpuan akibat gaya tangensial

MA = 0

Ft1 .5,5 RBH . 14,2 = 0

5,5" 3" 1,13" 1,58" 3"

RAV

RAH

Fr7 Fr5

Ft3 Ft1

RBV

RBH

Ft7 Ft5

Fr3 Fr1

14,21"

RBH RAH

A B

Ft1

5,5" 8,71"

Fr1

61




RBH =21,14

5,5.75,1218= 471,72 lb

MB = 0

Ft1x 8,71 RAH x 14,21 = 0

RAH = 21,14

71,8.75,1218 = 747,03lb

- Momen arah tangensial

MH1 = RAHx 1 = 747,03 x 1 = 747,03 lbin

MH2 = RBH x 1 = 471,72 x 1 = 471,72 lbin

Reaksi tumpuan gaya radial

MA = 0

Fr1 .5,5 RBV . 14,2 = 0

RBV =21,14

5,5.75,1093= 423,34 lb

MB = 0

Fr1x 8,71 RAV x 14,21 = 0

RAV = 21,14

71,8.75,1093 = 670,42lb

- Momen arah radial

MV = RAV x 1 = 670,42 lb

- Momen bending

MB = 22 )()( MVMH

= 22 )42,670()03,747(

= 1003,75 lbin

2. Perhitungan poros pada gigi 2

Data yang diketahui, yatu :

Ft2= 812,5 lb

Fr2 = 263 lb

62




- Reaksi tumpuan akibat gaya tangensial

MA = 0

Ft2 .5,5 RBH . 14,2 = 0

RBH =21,14

3,8.5,812= 474,58 lb

MB = 0

Ft2x 5,91 RAH x 14,21 = 0

RAH = 21,14

91,5.5,812 = 337,93lb


MH = RAH .8,3 = 337,93 x 8,3 = 2804,82 lbin

- Reaksi tumpuan gaya radial

MA = 0

Fr2 .8,3 RBV . 14,2 = 0

RBV =21,14

3,8.263= 153,62 lb

MB = 0

Fr2x 5,91 RAV x 14,21 = 0

RAV = 21,14

93,5.263 = 109,38lb

- Momen arah radial

MV = RAV x 8,3 = 907,85 lb

- Momen bending

MB = 22 )()( MVMH

= 22 )85,907()82,2804(

= 2948,08 lbin

RBH RAH

A B

Ft2

8,3" 5,91"

Fr2

63






Ft3 = 635,77 lb

Fr3 = 231,41 lb


MA = 0

Ft3 .9,63 RBH . 14,2 = 0

RBH =21,14

63,9.77,635=430,85 lb

MB = 0

Ft3x 4,58 RAH x 14,21 = 0

RAH = 21,14

58,4.77,625 = 204,92lb


MHA = RAH .9,63 = 1973,38 lbin

MHB = RBH .4,58 = 1973,29 lbin


MA = 0

Fr3 .9,63 RBH . 14,2 = 0

RBH =21,14

63,9.41,231= 156,83 lb

MB = 0

Fr3.4,58 RAH x 14,21 = 0

RAH = 21,14

58,4.41,231 = 74,59lb

RBH RAH

A B

Ft3

9,63" 4,58"

Fr3

64




- Momen arah radial

MVA = RAV x 9,63 = 74,59 x 9,63 = 718,30 lb

MVB = RBV x 4,58 = 156,83 x 4,58 = 718,28 lb

- Momen bending

MB = 22 )()( MVMH

= 22 )30,718()38,1973(

= 2100,04 lbin



Ft4 = 585 lb

Fr4 = 212,93 lb


MA = 0

Ft4 .11,21 RBH . 14,2 = 0

RBH =21,14

21,11.585= 461,50 lb

MB = 0

Ft4x 3 RAH x 14,21 = 0

RAH = 21,14

3.585 = 123,50lb

RBH RAH

A B

Ft4

11,21" 3"

Fr4

65





MH = RAH .9,63 = 123,50 x 11,21 = 1973,38 lbin


MA = 0

Fr4 .11,21 RBH . 14,2 = 0

RBH =21,14

21,11.93,212= 167,98 lb

MB = 0

Fr4.3 RAH x 14,21 = 0

RAH = 21,14

3.93,212 = 44,95lb

- Momen arah radial

MV = RAV x 11,21 = 44,95 x 11,21 = 503,89 lb

- Momen bending

MB = 22 )()( MVMH

= 22 )89,503()44,1384(

= 1473,30 lbin

5.1.2 Diameter poros input

Untuk mendapatkan diameter poros, digunakan momen bending terbesar yaitu pada

roda gigi empat. Dan bahan yang digunakan untuk poros adalah AISI 1050 ( deutchmand

).

Data yang diguinakan adalah :

Syp = 104.000 Psi ( yield posisi dari material )

Ssyp = 0,58 x Syp = 60320 Psi

N = 3,5 ( faktor keamanan )

MB = 4965,08 lbin ( bending yang terbesar )

T = 3276 lbin ( torsi yang diterima poros )

66




- Menentukan diameter poros input :

223

16max TMB

DN

SSypT

223

3276496514,3

16

5,3

60320

D

D3 =

29,17234

47,35452

D3 = 2,058, D 1,43

Jadi diameter poros adalah 1,43 Inchi

5.2 Poros C-D

5.2.1 Perhitungan poros pada gigi 9


Ft9 = 450 lb

Fr9 = 163,79 lb


MC = 0

Ft9x0,5 RDHx3,5 = 0

RDH =5,3

5,0.450= 64,28 lb

MD = 0

Ft9x 3 RCH x 3,5 = 0

RCH = 5,3

3.450 = 385,72lb

RDH RCH

C D

Ft9

0,5" 3"

Fr9 3,5"

67





MH = RCH .0,5 = 385,72 x 0,5 = 192,86 lbin

- Reaksi tumpuan arah radial

MC = 0

Fr9x0,5 RDVx3,5 = 0

RDV =5,3

5,0.79,163= 23,40 lb

MD = 0

Fr9x 3 RCV x 3,5 = 0

RCV = 5,3

3.79,163 = 140,40lb

- Momen arah radial

MV = RDV x 3 = 23,4 x 3 = 70,2 lbin

- Momen bending

MB = 22 )()( MVMH

= 22 )2,70()192(

= 204,44 lbin

5.2.2 Diameter poros reverse

Untuk mendapatkan diameter poros, digunakan momen bending. Dan bahan yang

digunakan untuk poros adalah AISI 1050 ( deutchmand ).



Ssyp = 0,58 x Syp = 60320 Psi


MB = 205 lbin ( bending yang terbesar )


68




- Menentukan diameter poros reverse :

223

16max TMB

DN

SSyp

223

327620514,3

16

5,3

60320

D

D3 =

17234

16725

D = 0,98


5.3 Poros E-F

5.3.1 Analisa pembebanan pada poros

Ft5 = 348,22 lb Fr5= 312,48 lb

Ft6= 806,8 lb Fr6 = 293,7 lb

Ft7= 634,94 lb Fr7 = 231,10 lb

Ft8 = 450 lb Fr8 = 163,79 lb



Ft5 = 348,22 lb

Fr5 = 312,48 lb

Ft2

Fr2

Ft6 Ft8 Ft4

Fr8 Fr6 Fr4

0,67 1,58 1,13 3 3

9,38

RDH RCH

RDV RCV

RDH RCH

C D

Ft2

0,67" 8,71"

Fr2

69





MC = 0

Ft5 .0,67 RFH . 9,38 = 0

RFH =38,9

67,0.22,348=24,88 lb

MF = 0

Ft5x 8,71 RFH x 9,38 = 0

RFH = 38,9

71,8.22,348 = 323,35lb


MH = REH .0,67 = 323,35 x 0,67 = 216,65 lbin


ME = 0

Fr5x0,67RFVx9,38 = 0

RFV =38,9

67,0.48,312= 22,32 lb

MF = 0

Fr5x8,71 RCV x 9,38 = 0

REV = 38,9

71,8.48,312 = 290,16lb

- Momen arah radial

M = REV x 0,68 = 197,30 x 0,68 = 197,30 lbin

- Momen bending

MB = 22 )()( MVMH

= 22 )30,197()65,216(

= 293,03 lbin



Ft6 = 806,8 lb

Fr6 = 293,7 lb

70





ME = 0

Ft6x3,67 RFHx9,38 = 0

RFH =38,9

67,3.8,806=315,67 lb

MF = 0

Ft6x 5,71 REH x 9,38 = 0

REH = 38,9

71,5.8,806 = 491,14lb


MH = RCH .3,67 = 491,14 x 3,67 = 1802,49 lbin


MC = 0

Fr6x3,67 RFVx9,38 = 0

RFV =38,9

67,3.7,293= 114,92 lb

MF = 0

Fr6x 5,71 REV x 9,38 = 0

REV = 38,9

71,5.7,293 = 178,76lb

- Momen arah radial

MV = REV x 3,67 = 178,79 x 3,67 = 656,16 lbin

- Momen bending

MB = 22 )()( MVMH

RFH REH

E F

Ft4

3,67" 5,71"

Fr4

71




= 22 )16,656()49,1802(

= 1918,21 lbin



Ft7 = 634,94 lb

Fr7 = 231,10 lb


ME = 0

Ft7x4,8 RFHx9,38 = 0

RFH =38,9

8,4.94,634= 324,92 lb

Ft7x 4,58 REH x 9,38 = 0

REH = 38,9

58,4.94,634 = 310,03lb


MH = REH .4,8 = 310,03 x 4,8 = 1488,15 lbin


ME = 0

Fr7x4,8 RFVx9,38 = 0

RFV =38,9

8,4.10,231= 118,27 lb

MF = 0

Fr7x 4,58 REV x 9,38 = 0

REV = 38,9

58,4.10,231 = 112,84lb

RFH REH

E F

Ft7

4,8" 4,58"

Fr7

72




- Momen arah radial

MV = RCV x 4,8 = 112,84 x 4,8 = 541,64 lbin

- Momen bending

MB = 22 )()( MVMH

= 22 )64,541()15,1488(

= 1583,66 lbin

4.3.2 Diameter poros Counter

Untuk mendapatkan diameter poros, digunakan momen bending terbesar yaitu

pada roda gigi tujuh. Dan bahan yang digunakan untuk poros adalah AISI 1050 (

deutchman ).



Ssyp = 0,58 x Syp = 60320 Psi


MB = 5059,87 lbin ( bending yang terbesar )


- Menentukan diameter poros input :

223

16max TMB

DN

SSyp

223

327687,505914,3

16

5,3

60320

D

D3 =

28,17234

30710

D3 = 1,79, D = 1,34


73




BAB VI

PERENCANAAN PASAK

6.1 Pasak

Pasak yang digunakan adalah pasak bintang ( spline ), terdapat 6 spline

6.2 Perhitungan pada poros I

Bahan pasak =Baja AISI 1050 dengan Syp104000

Ssyp = 0,58 x Syp = 60320 Psi

Jumlah spline = 6

Dari tabel 7.9 diperoleh (Deutchman, hal. 373)

w = 0,250 x 1,43 = 0,36

h = 0,050 x 1,43 = 0,08

d = 0,900 x 1,43 = 1,287

Panjang pasak (L) = 5,5inchi ( berdasarkan kebutuhan )

Angka keamanan (N) = 3,5

- Teori kapasitas Torsi

T = 1000.n.rm.h.L

Dimana : T = teori kapasitas torsi

n = jumlah spline

rm = ( D + d )/4 in.

h = kedalaman spline

rm = 4

287,134,1 = 0,64

T = 1000 x 6 x 0,64 x 0,67 x 5,5 = 1415,04 lb

74




- Tegangan geser ( Ss )

Ss = LD

T

..

.42

D= h + d

= 5,5.4,1.14,3

04,1415.42

= 0,067+1.34 = 1,4 Inchi

= 167,22 Psi

- Torsi daya beban

T = 0,4.Ss.L.D2

= 0,4 x 167,22 x 5,5 1,42

= 271,06 lb

- Gaya yang terjadi pada poros

F = 34,1

04,1415.2.2

d

T= 2112 lb

- Ditinjau dari tegangan geser

N

Ssyp Ssyp = 0,58 x 83000 = 48140 Psi

Lw

F

.

N

Ssyp

5,5.34,0

2112

5,3

60320

1129,411723,28 (perencanaan aman )

- Ditinjau dari tegangan kompresi

DLw

T

..

.4

N

Ssyp

34,1.5,5.34,0

04,1415.4

5,3

60320

905,617234,28 ( perencanaan aman )

75




5.3 Perhitungan pada poros II

Bahan pasak = Baja AISI 1050 dengan Syp104000 Psi

Ssyp = 0,58 x Syp = 60320 Psi

Jumlah spline = 6

Dari tabel 7-9 diperoleh (Deutchman, hal. 373)

w = 0,250 x 1,34 = 0,335

h = 0,050 x 1,34 = 0,067

d = 0,900 x 1,34 = 1,206

Panjang pasak (L) = 5,5 inchi ( berdasarkan kebutuhan )



T = 1000.n.rm.h.L


n = jumlah spline

rm = ( D + d )/4 in.


rm = 4

206,134,1 = 0,64

T = 1000 x 6 x 0,64 x 0,67 x 5,5 = 1415,04 lb


Ss = LD

T

..

.42

D= h + d

= 5,5.4,1.14,3

04,1415.42

= 0,067+1.34 = 1,4 Inchi

= 167,22 Psi

- Torsi daya beban

T = 0,4.Ss.L.D2

= 0,4 x 167,22 x 5,5 1,42

= 271,06 lb


F = 34,1

04,1415.2.2

d

T= 2112 lb

76





N

Ssyp Ssyp = 0,58 x 83000 = 48140 Psi

Lw

F

.

N

Ssyp

5,5.34,0

2112

5,3

60320



DLw

T

..

.4

N

Ssyp

34,1.5,5.34,0

04,1415.4

5,3

60320


5.4 Perhitungan pada poros III

Bahan pasak = Baja AISI 1050 dengan Syp104000 Psi

Ssyp = 0,58 x Syp = 60320 Psi

Jumlah spline = 6

Dari tabel 7-9 diperoleh (Deutchman, hal. 373)

w = 0,250 x 1,98= 0,495

h = 0,050 x 1,98 = 0,099

d = 0,900 x 1,98 = 1,782

Panjang pasak (L) = 5,5 inchi ( berdasarkan kebutuhan )



T = 1000.n.rm.h.L


n = jumlah spline

rm = ( D + d )/4 in.


rm = 4

782,198,1 = 0,95

T = 1000 x 6 x 0,95 x 0,99 x 5,5 = 3103,65 lb

77





Ss = LD

T

..

.42

D = h + d

= 5,5.29,2.14,3

65,3103.42

= 0,095+1.34 = 2.29 Inchi

= 90,565 Psi

- Torsi daya beban

T = 0,4.Ss.L.D2

= 0,4 x 90,565 x 5,5 x2,292

= 1044,163 lb


F = 34,1

65,3103.2.2

d

T= 4632,31 lb


N

Ssyp Ssyp = 0,58 x 83000 = 48140 Psi

Lw

F

.

N

Ssyp

5,5.49,0

31,4632

5,3

60320



DLw

T

..

.4

N

Ssyp

34,1.5,5.495,0

65,3103.4

5,3

60320


78




BAB VII

BANTALAN DAN PELUMASAN

7.1. perencanaan bantalan

7.1.1 Perencanaan Bantalan Untuk Poros 1

Diameter poros : 1,43 in

Kecepatan putaran : 5600 rpm

Gaya radial (Fr) : 321,48 lb

Jenis bantalan yang digunakan single row deep grove ball bearing dimension

series 02

Dari tabel (9-1) didapat C = 5040 (deutchman)

d : 1,5748 in

D: 3,1496 in

X : 1 (Faktor beban radial)

V : 1 (untuk putaran ring dalam)

Y : 0 (faktor beban aksial)

P = x . v . Fr + Fa . y (deutchman)

P = 1 . 1 . 321,48+ 0

P =321,48 lb

Mencari umur bantalan

L10 = [

] [

] (deutchman, hal 485)

= [

] [

]

= 3853,27 2,97

= 11444,21 jam

Umur bantalan = 11444,21 jam diasumsikan bantalan bekerja selama 8 jam/hari

= 1907,36 hari

Jadi usia bantalan di perkirakan = 5,2 th

79








Jenis bantalan yang digunakan self-aligning ball bearing

dimension series 02

Dari tabel 9-1 didapat C = 2740 (deutchman)

d : 1,374 in

D: 2,834 in

Mencari beban equivalen

Dimana :




P = x . v . Fr + Fa . y(deutchman)

P = 1 . 1 . 321,48 + 0

P = 321,48 lb


L10 = [

] [


L10 = [

] [

]

L10 =1106,6 10,4

L10 = 11509,04 jam

Umur bantalan = 11509,04 jam diasumsikan bantalan bekerja selama 8 jam/hari =1438,6

hari


80








Jenis bantalan yang digunakan angular contact small-angle ball bearing.

Bearing dimension series 02

Dari tabel 9-1 didapat C=8980 (deutchman)

d : 2,165 in

D: 3,937 in

Mencari beban equivalen

Dimana :




P = x . v . Fr + Fa . y(deustchman)

P = 1 . 1 . 321,48 + 0

P = 321,48 lb


L10 = [

] [


L10 = [

] [

]

L10 = 1799,15 5,7

L10 = 10255,15 jam

Umur bantalan = 10255,15 jam

diasumsikan bantalan bekerja selama 8 jam/hari = 1281,1 hari


81




7.4 Perencanaanpelumasan

Dalam perencanaan pelumasan, perlu kita tahu bahwa gear box memakai sistem celup

sehingga menimbulkan pelumasan yang cukup untuk menjaga panas yang timbul akibat

gesekan selama proses iransmisi.

* Perhitungan pelumasan

Data data yang diketahui

Putaran (n input) = 5600 rpm

Temperatur operasi = 1200 F

Minyak pelumas dengan viskositas 180 SUS pada temperatur 1200 F

* Viskositas absolute

Z = t

SS

180.022,0 .)(deutchman

Dimana : Z = viskositas absolute pada temperatur f dalam centi point (cp)

t = grafitasi spesifik pada temperature tF(temperatur konstan)

t 60= spesifikasi gravity pada tempature standart (0,86)

t= temperatur test F (t = 100)

82




* Gravitasi spesifik

Pada temperatur standart 600F dengan 60 =0,86 dan t =1200 F

t =60 - 0,00035 (t 60)

= 0,89 0,00035 (120-60)

t= 0,869

maka:

Z = 0,869

170

180170.022,0

= 31,67 cp

Dimana 1cp =0,145 . 10-6

reyns

* Viscositas absolute dalam reyns

= Z x 0,145 . 10-6 (deutschman)

= 31,67 x 0,145 . 10-6

= 4,59 x 10-6

reyns

* Daya Yang Hilang Akibat Gesekan Pada Poros I

Hp = 000.126

.. ndFr

Hp = 000.126

2200.1.7,325.10.59,4 6

= 2,6 . 10-5

83




* Daya Yang Hilang Pada Poros II

Hp = 000.126

.. ndFr

Hp = 000.126

800.7,0.7,325.10.59,4 6

= 6,6 . 10-6

* Daya Yang Hilang Pada Poros III

Hp = 000.126

.. ndFr

Hp = 000.126

800.2,1.7,325.10.59,4 6

= 3,13 . 10-6

* Viskositas kinematik

Vt = 869,0

7,31

p

Z = 36,44

Dari hasil perhitungan di dapat, viskositas absolut (4,59 x 10-6

reyns) dengan temperatur kerja

1200

F maka dari grafik (8-13) deutchman,dapat di ketahui jenis minyak pelumas yang di

pakai adalah jenis SAE 40 , pada sistem pelumasan redam.

84




BAB VIII

PENUTUP

8.1 Kesimpulan

Pada umumnya untuk merencanakan elemen mesin dibutuhkan perhitungan yang baik untuk

mendapatkan hasil yang sesuai dengan yang direncanakan.

Perhitungan yang dibuat untuk merencanakn dimensi mekanis sesuai denghan

kebutuhan serta memenuhi syarat keamanan yang diingingkan. Berdasarkan perhitungan dari

perencanaan dapat disimpulkan sesuai data data sebagai berikut.

8.1.2 Perencanaan roda gigi

a. Roda gigi 1

- Diameter = 1,2 Inchi

- Lebar = 1,5 Inchi

- Diameter addendum = 1,4 Inchi

- Diameter dedendum = 0,95 Inchi

- Bahan =Steel BHN 450

- Jumlah gigi = 12

b. Roda gigi 2

- Diameter =4,2 Inchi

- Lebar = 1,5 Inchi

- Diameter addendum =4,4 Inchi

- Diameter dedendum =3,95 Inchi


- Jumlah gigi = 42

85




c. Roda gigi 3


- Lebar = 1,18 Inchi

- Diameter addendum = 2 Inchi



- Jumlah gigi = 18

d. Roda gigi 4



- Diameter addendum =3,7 Inchi



- Jumlah gigi = 35

e. Roda gigi 5






- Jumlah gigi = 29

86




f. Roda gigi 6

- Diameter = 3 Inchi





- Jumlah gigi = 38

g. Roda gigi 7






- Jumlah gigi = 18

h. Roda gigi 8

- Diameter =2,8 Inchi


- Diameter addendum =3 Inchi



- Jumlah gigi = 28

87




i. Roda gigi 9



- Diameter addendum = 3 Inchi



- Jumlah gigi = 28

8.1.3 Perencanaan poros

a. Poros I

- Bahan = AISI 1050

- Diameter = 1,43

- Panjang = 14,21 Inchi

b. Poros II

- Bahan = AISI 1050

- Diameter = 1,34


c. Poros reverse

- Bahan = AISI 1050

- Diameter = 0,98


88




8.1.4 Perencanaan pasak

a. Pasak Poros I

- Digunakan pasak bintang (6 spline)

- Bahan = AISI 1050



- Tinggi pasak = 0,08 Inchi

b. Pasak Poros II


- Bahan = AISI 1050




c. Pasak Poros III


- Bahan = AISI 1050




89




8.1.5 Perencanaan Bantalan

a. Umur bantalan poros 1

L10 =

nP

Cb

.60

10.

6

(deutchman)

=

2000.60

10

9,264

3360 63

= 2040,66 x 8,3

= 16937,47 jam

Umur bantalan adalah 16937,47 jam diasumsikan bantalan bekerja selama 12

jam/hari = hari45,141112

16937,47

Jadi = tahun86,3365

45,1411

Jadi umur bantalan poros 1 diperkirakan 3,8 tahun

b. Umur bantalan poros 2

L10 =

nP

Cb

.60

10.

6

(deutchman)

=

500.60

10

62,205

2210 63

= 1241,59 x 33,3

= 10305,19 jam

Umur bantalan adalah 10305,19 jam diasumsikan bekerja selama 12 jam/hari =

hari76,85812

10305,19

Jadi = tahun35,2365

858,76

Jadi umur bantalan poros 2 diperkirakan 2,3 tahun

90




c. Umur bantalan poros 3

L10 =

nP

Cb

.60

10.

6

(deutchman)

=

1500.60

10

9,264

2820 63

= 762,4 x 11,1

= 13391,35 jam

Jadi umur bantalan adalah 13391,35 jam diasumsikan bekerja selama 12 jam/hari =

hari94,111512

13391,35

tahun05,3365

94,1115

Jadi umur bantalan poros 3 diperkirakan 3 tahun

8.1.6 Pelumasan

- Viskositas pelumas dalam reyns = 4,9155.10-6

- Nilai viskositas yang didapat sesuai SAE adalah SAE 40 pada sistem pelumasan redam

-Grafitasi spesifik = 0,869

-viskositas absolute =31,67 cp

91




DAFTAR PUSTAKA

1. Deutchman, A.D, Walter J. Michels, Charles E. Wilson, Machine Design Theory

and Practice, Coller Macmillan International, Macmillan Publishing Co. Inc.

1975.

finish bab 5-selesai

Documents