laporan elemen 1

Laporan Elemen Mesin I perancangan Poros Blender

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Poros adalah suatu bagian stasioner yang beputar, biasanya berpenampang bulat

dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi (gear), pulley, flywheel,

engkol, sprocket dan elemen pemindah lainnya. Poros bisa menerima beban

lenturan, beban tarikan, beban tekan atau beban puntiran yang bekerja sendiri-

sendiri atau berupa gabungan satu dengan lainnya. (Josep Edward Shigley, 1983)

Poros dalam sebuah mesin berfungsi untuk meneruskan tenaga melalui putaran

mesin. Setiap elemen mesin yang berputar, seperti cakra tali, puli sabuk mesin,

piringan kabel, tromol kabel, roda jalan, dan roda gigi, dipasang berputar terhadap

poros dukung yang tetap atau dipasang tetap pada poros dukung yang berputar.

. Begitu pentingnya peran poros ini sehingga penulis merasa perlu untuk

menjadikannya bahan kajian dengan pengkhususan pada perancangan poros

“BLENDER OXONE OX - 864”.


1.2. Tujuan Praktikum Elemen Mesin

Praktikum ini bertujuan untuk memberi bekal pengalaman menganalisis suatu

poros, serta mengetahui kondisi dan cara kerja dari elemen mesin tersebut maupun tugas

yang dilaksanakannya.

1.3. Ruang Lingkup Kajian

Dalam perancangan ini ada beberapa hal yang hendak dibahas yaitu meliputi

parameter-parameter sebagai berikut :

Daya Rencana

Momen Puntir rencana

Bahan Poros

Tegangan geser

Diameter Poros

1.4. Metode Pengumpulan Data

Pengumpulan data di dalam penyusunan laporan ini dilakukan dengan

beberapa cara :

Melakukan observasi langsung,dalam hal ini penulis melakukan

pengamatan secara langsung pada blender dengan poros bekerja

didalamnya.

Mencari referensi,dalam hal ini penulis mengumpulkan referensi dan

data yang mendukung isi dari penyusunan tugas ini.

Melakukan asistensi dengan dosen pembimbing sehingga didapat

langkah-langkah yang harus dilakukan dalam penyusunan laporan tugas

elemen mesin ini.

Melakukan diskusi dengan sesama mahasiswa yang telah mengambil dan

mengerjakan tugas elemen mesin ini.


1.5. Sistematika Penulisan

BAB I : PENDAHULUAN

BAB II : TEORI DASAR

BAB III : PERHITUNGAN

BAB IV : ANALISA

BAB V : KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA


BAB II

TEORI DASAR

II.1. Definisi Poros

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir

semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan utama dalam

transmisi seperti itu dipegang oleh poros.

II.2. Macam-Macam Poros

Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya sebagai

berikut:

(1) Poros transmisi

Poros macam ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya

ditransmisikan kepada poros ini melalui kopeling, roda gigi, puli sabuk atau

sproket rantai, dll.

Gambar II.1 Poros Transmisi

Sumber : http://teknomech.blogspot.co.id

http://teknomech.blogspot.co.id/


(2) Spindel

Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas,

dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindel. Syarat yang harus

dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya

harus teliti.

(3) Gandar

Poros seperti yang dipasang di antara roda-roda kereta barang, dimana tidak

mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar, disebut

gandar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakkan oleh

penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir juga

Gambar II.3 Poros GandarSumber : http://wawan-mesin.blogspot.com

Gambar II.2 Poros SpindleSumber : http://ssubagyosmk2th.blogspot.co.id

http://wawan-mesin.blogspot.com/

http://ssubagyosmk2th.blogspot.co.id/


II.3. Hal-Hal Penting Dalam Perancangan Poros

Untuk merencanakan sebuah poros, hal-hal berikut ini perlu diperhatikan:

(1) Kekuatan poros

Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur atau

gabungan antara puntir dan lentur seperti telah diutarakan di atas. Juga ada poros

yang mendapat beban tarik atau tekan seperti poros baling-baling kapal atau

turbin, dll.

(2) Kekakuan poros

Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan

atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada

mesin perkakas) atau getaran dan suara (misalnya pada turbin dan kotak roda

gigi).

Karena itu, disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus diperhatikan

dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani poros tersebut.

(3) Putaran kritis

Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu

dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putarian ini disebut putaran kritis.

Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor torak, motor listrik, dll. Dan dapat

mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya. Jika mungkin,

poros harus direncanakan sedemikian rupa hingga putaran kerjanya lebih rendah

dari putaran kritis.

(4) Korosi

Bahan-bahan tahan korosi (termasuk plastik) harus dipilih untuk poros

propeler dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif. Demikian pula


untuk poros-poros yang terancam kavitasi, dan poros-poros mesin yang sering

berhenti lama. Sampai batas-batas tertentu dapat pula dilakukan perlindungan

terhadap korosi.

(5) Bahan poros

Poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin

dan difinis, baja karbon konstruksi mesin (disebut bahan S-C) yang dihasilkan

dari inglot yang di”kill”(baja yang dideoksidasikan dengan ferrosilikon dna dicor;

kadar karbon terjamin). Meskipun demikian, bahan ini kelurusannya agak kurang

tetap dan dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang seimbang

misalnya bila diberi alur pasak, karena ada tegangan sisa di dalam terasnya. Tetapi

penarikan dingin membuat permukaan poros menjadi keras dan kekuatannya

bertambah besar

II.4. Poros Dengan Beban Puntir

Jika diketahui bahwa poros yang akan direncanakan maupun yang akan

dianalisis tidak mendapat beban lain selain beban puntir, maka diameter poros

tersebut dapat dibuat lebih kecil dari apa yang dibayangkan.

Meskipun demikian, jika diperkirakan akan terjadi pembebanan berupa lenturan,

tarikan atau tekanan,misalnya pada sebuah sabuk, rantai atau roda gigi dipasangkan

pada poros motor, maka kemungkinan adanya beban tambahan tersebut perlu

diperhitungkan dalam faktor keamanan yang akan diambil.

Tata cara perencanaan diberikan dalam sebuah diagram aliran hal tersebut perlu

dilakukan guna memudahkan dalam pengurutan proses perhitungan.

Pertama kali ambillah suatu kasus dimana daya P (kW) harus ditransmisikan dan

n1 (Rpm) diberikan. Dalam hal ini perlu dilakukan pemeriksaan terhadap daya P


tersebut. Jika P adalah daya rata-rata yang diperlukan harus dibagi dengan efesiansi

mekanis η dari sistem untuk untuk mendapatkan daya penggerak mula yang

diperlukan. Daya yang besar mungkin diperlukan pada saat start, atau mungkin

beban yang besar terus bekerja setelah start. Dengan demikian seringkali diperlukan

koreksi pada daya rata-rata yang diperlukan dengan menggunakan faktor koreksi

pada perencanaan.

Jika P adalan daya nominal output dari motor penggerak, maka berbagai macam

faktor keamanan biasanya dapat diambil dalam perencanaan, sehingga koreksi

pertama dapat diambil kecil. Jikafaktor koreksi adalah fc (tabel 1.6 [sularso]) maka

daya rencana Pd (kW) sebagai patokan adalah :

Pd=f c P(kW )

Tabel 1I.1 faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan, fc .[soelarso]

Daya yang akan ditransmisikan fc

Daya rata-rata yang diperlukan

Daya maksimum yang diperlukan

Daya normal

1,2 – 2,0

0,8 – 1,2

1,0 – 1,5

Jika daya yang diberikan dalam daya kuda (PS), maka harus dikalikan 0,375

untuk mendapatkan daya dalam kW.

Jika momen puntir (disebut juga momen rencana) adalah T (kg.mm) maka :

Pd=( T1000 )( 2π n1

60 )102


Sehingga :

T=9,74 x 105 Pd

n1

Keterangan : T = Momen puntir/Torsi ( kgmm )

Pd = Daya hasil koreksi (kW)

n = Jumlah putaran per menit (rpm)

fc = Faktor koreksi

P = Daya output nominal dari motor penggerak (kW)

Bila momen rencana T (kg.mm) dibebankan pada diameter poros ds (mm), maka

tegangan geser τ (kg/mm2) yang terjadi adalah :

τ= T

( π d s3

16 )=5,1 T

d s3

Tegangan geser yang diijinkan τ a (kg/mm2) untuk pemakaian umum pada poros

dapat diperoleh dengan berbagai cara. τ a dapat dihitung berdasarkan batas kelelahan

puntir yang besarnya daimbil 40 % dari batas kelelahan tarik yang besarnya kira-

kira 45% dari kekuatan tarik σ B (kg/mm2). Jadi batas kelelahan puntir adalah 18 %

dari kekuatan tarik σ B, sesuai dengan standart ASME. Untuk harga 18 % ini faktor

keamanan diambil sebesar 1/0,18 = 5,6 ini diambil untuk bahan SF dengan kekuatan


yang dijamin, dan 6,0 untuk bahan SC dengan pengaruh massa dan baja paduan.

Faktor ini dinyatakan dengan Sf 1.

Selanjutnya perlu ditinjau apakah poros tersebut akan diberi alur pasak atau

dibuat bertangga, karena pengaruh konsentrasi tegangan cukup besar, pengaruh

kekeasaran permukaan juga perlu diperhatikan. Untuk memasukkan pengaruh-

pengaruh ini dalam perhitungan perlu diambil faktor yang dinyatakan sebagai Sf 2

dengan harga sebesar 1,3 sampai 3,0.

Dari hal-hal tersebut diatas maka besar τ a dapat dihitung dengan :

a =

σ b

Sf 1 . Sf 2 (kg/mm2)

Keterangan : a = Tegangan geser (kg/mm2)

σ b = Kekuatan tarik (kg/mm2)

Sf1 = 6 (Standar ASME bahan S-C)

Sf2 =1,3–3 (pengaruh kosentrasi tegangan akibat pasak atau

bertangga).

Kemudian,keadaan momen puntir itu sendiri juga harus ditinjau.Faktor koreksi

yang dianjurkan oleh ASME juga dipaki disini.Faktor ini dinyatakan dengan

Kt,dipilih sebesar 1,0 jika beban dikenakkan secara halus, 1,0-1,5 jika terjadi sedikit

kejutan atau tumbukkan,dan 1,5-3,0 jika beban dikenakkan dengan kejutan atau

tumbukkan besar.

Meskipun dalam perkiraan sementara ditetapkan bahwa beban hanya terdiri dari

atas momen puntir aja,perlu ditinjau juga apakah ada kemungkinan pemakaian

dengan beban lentur di masa mendatang.Jika memang diperkiraka akan terjai

pemakaian dengan beban lentur maka dapat dpertimbangkan pemakaian factor Cb


yang harganya antara 1,2-2,3 (Jika diperkirakan tidak akan terjadi pembebanan lentur

maka Cb diambil = 1,0).

Dari persamaan 1.4 diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros ds (mm)

sebagai :

ds=(5,1a

Kt Cb T )1 /3

Diameter poros harus dipilihdari table 1.7. Selanjutnya ukuran pasak dan alur

pasak dapat ditentukkan dari table 1.8.Harga factor konsentrasi tegangan untuk alur

pasak (α) yang diperoleh dari diagram R.E. Peterson (Gb. 1.1)

Bila α dibandingkan dengan factor kemanan Sf2 untuk konsentrasi tegangan pada

poros beralur pasak yang ditaksir terdahulu,maka α sering kali menghasilkan

diameter poros yang lebih besar.

Perksalah perhitungan tegangan, mengingat diameter yang dipilih dari table 1.7

lebih besar dari ds yang diperoleh dari perhitungan.Bandingkan dengan α dan

pilihlah ukuran yang lebih besar.

Lakukan koreksi pada Sf2 yang ditaksir sebelumnya untuk konsentrasi tegangan

dengan mengambil a .Sf 2/α sebagai tegangan yang diizinkan yang

dikoreksi.Bandingkan harga ini dengan Cb × Kt × dari tegangan geser yng dihitung

atas dasar poros tanpa alur pasak, factor lenturan Cb, dan factor koreksi tumbukkn

Kt, dan tentukkan masing-masing harganya jika hasil yang terdahulu lebih besar,

serta lakukan penyesuaian jika lebih kecil.

Dalam kasus analisis poros menentukan bahan poros dapat dilakukan

pendekatan dengan menghitng besarnnya tegangan tarik poros σ B setelah itu lakukan

perbandingan untuk menentukan nilai yang mendekati hasil perhitungan terhadap

tabel data paduan baja (tabel 1.1 atau tabel 1.2 [soelarso]).


II.5. Blender

Blender merupakan salah satu alat rumah tangga listrik (ARTL) yang digunakan

untuk menghancurkan atau menghaluskan bahan makanan. Alat ini menggunakan

komponen pengiris berbentuk pisau bermata empat. Pisau ini berputar melalui kopel

roda-roda gigi dari karet ke poros motor yang berputar. Pada badan atau bodi blender

terpasang sebuah saklar yang berfungsi untuk menghidupkan dan mengatur kerja motor.

Variasi saklar ini pada umumnya bergantung pada merek blendernya.

Cara Kerja Blender

Saat sumber listrik disambungkan, maka kita bisa menggeser selector ke arah ON

(sesuai kecepatan yang diinginkan). Adapun cara kerja blender tahap per tahap adalah ;

1. Listrik AC yang berasal dari arus listrik rumah diubah dioda menjadi arus searah

(DC).

2. Arus kemudian diteruskan ke komutator yang secara periodik mengubah arah

arus sehingga perputaran motor selalu pada arah yang sama.

Gambar II.4 BlenderSumber : http://www.bhinneka.com

http://www.bhinneka.com/


3. Arus diteruskan ke kumparan sehingga pada kumparan itu timbul medan

magnet.Medan magnet tersebut membuat rotor berputar pada porosnya dan

perputaran itu diteruskan untuk memutar blade.

Fungsi Poros Pada Blender

Fungsi poros pada blender yaitu untuk meneruskan daya ( tenaga ) dari putaran

rotor yang diteruskan untuk memutar blade.


BAB III

PERHITUNGAN

III.1. Spesifikasi Blender

Benda : Blender Oxone OX-864

Daya Motor Listrik : 400 Watt

Putaran Pompa (n) : 250 rpm

Bahan Poros : Baja Karbon Konstruksi Mesin S30C


III.2. Flowchart

MULAI

1. Daya Dari Spesifikasi (kW)Putaran Poros n (rpm)

3. Daya Rencana Pd (kW)Pd = T × w

2. Momen Puntir Rencana T (Kg.mm)T = F x r

4. Bahan Poros, Kekuatan Tarik σ (Kg.mm2) Faktor

keamanan sf1, sf2

5. Faktor koreksi untuk Momen Puntir Kt Lenturan

Cb

7. Dimeter poros Ds (mm)

Ds = ( 5,1× Kt× Cb× T❑ )

1 /3

6. Tegangan Geser yang diizinkan a ( Kg/mm2 )

= B

sf 1 × sf 2

A

B


8. Tegangan geser maksimum yg terjadi ( Kg/mm2 )

= 5,1×T(ds)3

9. Perbandingan

a×Sf2 > Cb×Kt×

Yes

no

10. Dokumentasi ( Gambar Teknik )

Seselai

AB


II.3. Diagram Benda Bebas

D 19 mm

D 15 mm

135 mm

D 5 mm

0.5 kg x 9.81kg /m.s2 = 4.9 N

A B Ray Rby

T T

W = 0.4 kg x 9.81 kg/m.s2 = 3.92 N


Kesetimbangan Gaya

+ Ʃ fy = 0

Ray + Rby – 3.92 N = 0

Ray + Rby = 3.92 N …………(1)

+ Ʃ Ma = 0

(3.92 N x 9.5 mm) – (Rby x 19 mm) = 0

37.24 N.mm – Rby x 19 mm = 0

Rby = 37.24 N.mm / 19 mm

Rby = 1.96 N

*masukan ke persamaan (1)

Ray + Rby = 3.92 N

Ray + 1.96 N = 3.92 N

Ray = 3.92 N – 1.96 N

Ray = 1.96 N

Torsi = F x r

= 4.9 N x 7.5 mm = 36.75 N.mm

= 0.5 kg x 7.5 mm = 3.75 kg.mm


III.4. Perhitungan Poros Blender

Langkah 1

Daya dari spesifikasi

- P = 0,4 kW (400 W)

- n1 = 250 rpm

Langkah 2

Momen Puntir Rencana ( T ) didapat dari Diagram benda bebas

T = 3.75 kg.mm

Langkah 3

Daya Rencana Pd

Pd = T × w w = 2πn/60 , 2 × π × 250 rpm / 60 = 26.1 rad/sec

Pd = 3.75 kg.mm × 26.1 rad/sec = 98.1 Watt

Langkah 4

Bahan poros ; Kekuatan tarik ; Safety Factor

- Bahan : S30C

- B : 48 Kg

mm2

- Sf1 : 6,0 (standar ASME untuk bahan S-C)

- Sf2 : 1,3 (Tidak ada pasak sehingga tidak

menyebabkan konsentrasi tegangan )

Langkah 5

Tegangan geser yang diizinkan (kg/mm2)

= B

sf 1 × sf 2 = 48

6,0× 1,3 = 6.15 Kg

mm2

Langkah 6

Faktor koreksi untuk momen puntir Kt, Faktor lenturan Cb

- Kt : 1.0 ( beban dikenakan secara halus)


- Cb : 1,2 (karena diperkirakan terjadi beban lentur kecil)

Langkah 7

Diameter poros (ds)

Ds = ( 5,1× Kt × Cb× T❑ )

1 /3

= ( 5,1× 1,0× 1,2× 3.75 Kg . mm4.58 Kg /mm2 )

1 /3

= 5.01 mm

Diameter Poros ds = 5.01 mm

Langkah 8

Tegangan geser maksimum yang terjadi (kg/mm2)

= 5,1×T(ds)3 =

5,1× 3.75 Kg .mm(5.01)3 = 0.152

Kgmm2

Langkah 9

Perbandingan Tegangan yang diijinkan dengan Tegangan yang

terjadi.

Tegangan yag diizinkan

a ×Sf2 = 6.15 Kg

mm2 × 1.3 = 7.9 Kg

mm2

Tegangan yang terjadi

Cb × Kt × = 1.2 × 1.0 × 0.152 Kg

mm2 = 0.182 Kg

mm2

Syarat :

a ×Sf2 > Cb × Kt ×

7.9 Kg

mm2 > 0.182 Kg

mm2 (baik)


BAB IV

ANALISA

1. Dipilih nilai Sf2 = 1.3 karena tidak terdapat pasak yang akan menyebabkan

konsentrasi tegangan.

2. Diameter poros rencana dengan diameter aktualnya tidak jauh berbeda yakni

diameter aktual 5 mm dan diameter rencana 5.01 mm.

3. Karena diperkirakan tidak terjadi beban lenturan yang besar sehingga dipilih

nilai faktor lenturan = 1.2 .

4. Untuk poros dengan torsi yang kecil ternyata membutuhkan daya yang kecil

pula.


BAB V

KESIMPULAN

Setelah dilakukan perhitungan maka didapat beberapa kesimpulan untuk masing-

masing elemen dari poros-blender ini, yaitu:

1. Putaran poros : 250 rpm

2. Daya : 0,098 kW

3. Momen puntir : 3.75 (kg/mm)

4. Safety factor bahan poros : Sf1=6,0 (standar ASME untuk

bahan S-C) Sf2 = 1.3 (tidak ada pasak dan poros bertangga sehingga tidak

ada konsentrasi tegangan.

5. Tegangan geser yang diizinkan : 6.15 Kg

mm2

6. Faktor koreksi momen puntir : Kt=1,0 (beban dikenakan secara

halus karena tidak ada tumbukan ) Faktor lenturan Cb= 1.2 (karena

diperkirakan tidak terjadi beban lenturan yang besar)

7. Diameter poros (ds) : 5.01 mm

8. Tegangan geser yang terjadi : 0.152 Kg

mm2

9. Perbandingan tegangan

- Tegangan yag diizinkan


a ×Sf2 = 6.15 Kg

mm2 × 1.3 = 7.9 Kg

mm2

- Tegangan yang terjadi

Cb × Kt × = 1.2 × 1.0 × 0.152 Kg

mm2 = 0.182 Kg

mm2

Syarat :

a ×Sf2 > Cb × Kt ×

7.9 Kg

mm2 > 0.182 Kg

mm2 (baik)

Tegangan yang terjadi ternyata lebih kecil dibandingkan tegangan

yang diizinkan sehingga aman dan baik untuk digunakan.

laporan elemen 1

Documents