talisabuk, talikerekan, & katrol

DAFTAR ISI

I.1. Pendahuluan

I.2. Jenis-jenis tali sabuk

I.3. Jenis-jenis bahan tali sabuk

I.4. Berat jenis tali sabuk

I.5. Gaya tegang tali sabuk

I.6. Kecepatan tali sabuk

I.7. Koofisien gesek antara tali sabuk dan katrol

I.8. Tali sabuk sambungan

I.9. Jenis-jenis gerakan pada tali sabuk datar

I.10. Rasio kecepatan gerakan tali sabuk

I.11. Selip (gelinciran) tali sabuk

I.12. Panjang penggerak tali sabuk terbuka

I.13. Panjang penggerak tali sabuk silang

I.14. Daya transmisi tali sabuk

I.15. Gerakan lamban pada tali sabuk

I.16. Rasio Tegangan pada tali sabuk datar

I.17. Tegangan sentrifugal

I.18. Kondisi untuk transmisi daya maksimum

I.19. Tegangan awal tali sabuk Katrol kayu

I.20. Gerakan tali sabuk –V

I.21. Standar panjang tali sabuk-V

I.22. Keuntungan dan kerugian gerakan tali sabuk-V dibanding gerakan tali sabuk

datar

I.23. Rasio tegangan gerakan pada tali sabuk-V

I.24. Gerakan picak V

I.25. Tali sabuk penggerak

I.26. Katrol

I.27. Katrol besi cetakan

I.28. Katrol baja

I.29. Katrol kayu

I.30. Katrol kertas

I.31. Rancangan katrol besi cetakan

I.32. Katrol tetap dan lepas

TALI SABUK, TALI KEREKAN, DAN KATROL

17.1. Pendahuluan

Tali sabuk atau kerekan digunakan untuk transmisi daya dari satu poros ke

poros lain dalam katrol yang berotasi dengan kecepatan yang sama atau berbeda.

Jumlah daya transmisi tergantung pada faktor berikut ini

1. Kecepatan tali sabuk

2. Tegangan bawah tali sabuk pada katrol

3. Kontak busur lingkaran antara tali sabuk dengan katrol kecil

4. Kondisi dibawah dimana tali sabuk digunakan

Yang perlu diperhatikan:

a) Letak poros sebaiknya tepat untuk menjamin tegangan yang sama pada

penampang tali sabuk yang bersilangan

b) Letak katrol sebaiknya tidak berdekatan satu sama lainnya dengan tujuan agar

kontak busur lingakaran pada katrol kecil kemungkinan besar terjadi

c) Letak katrol sebaiknya tidak berjauhan yang dapat menyebabkan berat tali sabuk

terlalu besar pada poros demikian pula dapat meningkatkan muatan gesek pada

bantalan

d) Tali sabuk panjang memelihara ayunan dari satu sisi ke sisi lain yang

menyebabkan tali sabuk bergerak ke luar menjauhi katrol

e) Bagian tali sabuk yang kuat sebaiknya diletakkan di bagian bawah sehingga

lengkungan ke bawah akan meningkatkan kontak busur lingkaran pada katrol

f) Agar memperoleh hasil yang baik dengan tali sabuk datar, jarak maksimum

antara poros sebaiknya tidak melebihi 10 meter dan minimum sebaiknya tidak

kurang dari 3,5 kali dari diameter katrol

17.2. Jenis-jenis tali sabuk

(a) Tali sabuk datar/rata (b) Tali sabuk V (c)Tali sabuk melingkar

(Gambar 17.1)

Ada bermacam-macam jenis tali sabuk yang digunakan pada saat ini, berikut

ini yang penting dari hal di atas:

i. Tali sabuk datar/rata

Tali sabuk datar adalah yang paling banyak digunakan dalam industri dan

bengkel, dimana sejumlah daya yang sedang di transmisikan dari satu katrol ke

katrol lain ketika kedua katrol tersebut tidak akan berada lebih dari 10 meter.

ii. Tali sabuk-V

Tali sabuk-V adalah yang paling banyak digunakan industri dan bengkel,

dimana sejumlah daya yang besar di transmisikan dari satu poros ke poros

lainnya, ketika kedua katrol saling berdekatan satu sama lainnya.

iii. Tali sabuk melingkar

Tali sabuk melingkar banyak digunakan dalam industri dan bengkel, dimana

daya yang besar di transmisikan dari satu katrol ke katrol lain ketika kedua

katrol berjauhan kurang lebih 5 meter.

Jika daya yang paling besar ditransmisikan, maka tali sabuk tunggal akan

tidak mencukupi. Pada umunya, katrol yang lebar (untuk tali sabuk - V atau tali sabuk

lingkaran) dengan beberapa lekuk digunakan. Kemudian tali sabuk yang ada di setiap

lekukannya di siapkan untuk mentrasmisikan sejumlah daya yang dibutuhkan dari satu

katrol ke katrol lainnya.

17.3. Jenis-jenis bahan tali sabuk

Bahan yang dipergunakan untuk tali sabuk dan kerekan harus kuat,lentur

dan tahan lama. Bahan tersebut harus memiliki koofisien gesek yang besar.

Berdasarkan jenis bahan yang dipergunakannya, tali sabuk diklasifikasikannya sebagai

berikut:

1. Tali sabuk kulit

Bahan utama untuk tali sabuk datar adalah kulit. Tali sabuk kulit yang paling

bagus adalah dibuat dari pita dol dengan panjang 1,2 meter sampai dengan 1,5 meter

dari kulit yang berkualitas bagus. Bagian licin dari kulit adalah yang lebih lunak dan

lebih kuat dibandingkan dengan bagian sambungannya, tetapi lebih kuat. Serat-serat

dari sisi licinnya adalah tegak lurus ke permukaannya sementara sisi sambungannya

menekan tenunan dan paralel ke permukaannya. Oleh karena itu alasan tali sabuk pada

sisi licinnya sebaiknya di kontak dengan permukaan katrol seperti terlihat pada gambar

17.2.

Di sini diberikan sebuah hubungan kontak antara tali sabuk dengan katrol

dan tempata terbaik untuk tegangan tarik penampang tali sabuk pada sisi luar dimana

tegangan maksimumnya adalah pada saat tali sabuk melewati katrol.

(Gambar 17.2)

Kulit dapat berupa kulit kayu oak cokelat atau kulit bahan mineral seperti

khrom. Untuk meningkatkan tebal tali sabuk, garis-garisnya disambungkan bersama-

sama. Tali sabuk dispesifikasikan berdasarkan jumlah lapisan yaitu tunggal, ganda, atau

triple dan berdasarkan kulit yang digunakan yaitu ringan, sedang dan berat. Tali sabuk

kulit harus dibersihkan secara periodik dan dibuat atau diolah dengan susunan atau

kandungan kulit sapi muda atau minyak bumi yang sesuai, sehingga tali sabuk akan

menjadi lunak dan fleksible.

2. Tali sabuk Katun atau kain

Tali sabuk kain paling banyak dibuat dengan kanfas dan katun yang terdiri

dari tiga atau lebih lapisan (tergantung dari ketebalan yang dikehendaki) dan terjahit

bersama-sama. Tali sabuk ini juga ditenun dengan lebar dan ketebalan yang diinginkan.

Tali sabuk-tali sabuk tersebut dirawat dengan beberapa penyokong seperti minyak biji

rami supaya sabuk menjadi tahan air dan mencegah kerusakan pada kain. Tali sabuk

katun lebih murah harganya dan sesuai dalam iklim yang panas, udara yang lembab dan

posisi yang terbuka. Tali sabuk katun menjadi perhatian, maka tali sabuk jenis ini

banyak dipergunakan dalam mesin pertanian, tali sabuk konveyor, dan lain-lain.

3. Tali sabuk karet

Tali sabuk karet ini terbuat dari lapisan bahan peresap dengan komposisi

karet dan memiliki lapisan karet yang tipis pada permukaanya. Tali sabuk ini sangat

lentur tapi mudah rusak jika terjadi kontak dengan sinar matahari, minyak atau pelumas.

Salah satu keutamaan dari tali sabuk jenis ini adalah tidak cepat tipis. Tali sabuk ini

sesuai untuk penggergajian, pabrik kertas dalam hal pembuatan bubur kertasnya.

4. Tali sabuk balata

Tali sabuk ini sama dengan tali sabuk karet kalau tidak karet balata

digunakan di golongan karet. Tali sabuk ini anti asam dan anti air serta tidak bereaksi

dengan minyak hewani atau alkali. Tali sabuk balata sebaiknya tidak diletakkan dalam

temperatur diatas 400 C, karena pada temperatur tersebut balata mulai lunak dan

lengket, kekuatan tali sabuk balata 25% lebih besar dari tali sabuk karet.

17.4. Berat jenis tali sabuk

Berat jenis bahan tali sabuk di sajikan di dalam tabel berikut ini:

Tabel 17.1

Bahan tali sabuk Berat jenis ( kg/cm2 )

Kulit 1,00

Kanfas 1,22

Karet 1,14

Balata 1,11

Tali sabuk tenun tunggal 1,17

Tali sabuk tenun ganda 1,25

17.5. Gaya tegang tali sabuk

Daya tegang tali sabuk kulit berkisar 210 kg/cm3 dan faktor pengamannya

dapat berkisar 8 hingga 10. Daya tahan tali sabuk lebih utama dibandingkan kekuatan

sesungguhnya. Ini terbukti dari pengalaman bahwa kondisi tegangan rata-rata berkisar

28 kg/cm3 atau kurang dari itu yang akan memberikan masa hidup tali sabuk yang

layak. Tegangan yang diperkenankan yaitu 17,5 kg/cm3 mungkin akan diperkenankan

untuk memberikan masa hidupnya sekitar 15 tahun.

17.6. Kecepatan tali sabuk

Sebagai bahan pertimbangan akan diperlihatkan bahwa ketika kecepatan tali

sabuk meningkat gaya sentrifugal juga meningkat yang membuat tali sabuk bergerak

meninggalkan katrol. Ini akan menghasilkan penurunan daya transmisi tali sabuk.

Kecepatan tali sabuk 20 m/s sampai 22,5 m/s dapat dipergunakan untuk transmisi daya

yang efisien.

17.7. Koofisien gesek antara tali sabuk dan katrol

Koofisien gesek antara tali sabuk dan katrol tergantung pada faktor-faktor di

bawah ini:

1) Bahan tali sabuk

2) Bahan katrol

3) Selip tali sabuk

4) Kecepatan tali sabuk

Menurut C.G Barth, koofisien gesek untuk tali sabuk kulit kayu oak cokelat

pada katrol besi dengan nilai selip (glinciran) diberikan pada persamaan berikut ini:

dimana = kecepatan tali sabuk ( m/s )

Berikut ini ditunjukkan tabel koofisien gesek untuk beragam bahan tali sabuk

Tabel 17.2

Bahan tali sabuk Bahan Katrol

Besi cetakan, baja Kayu Kertas

padat

Permukaan

kulit

Permukaan

karetKering Basah Berminyak

Kulit kayu oak cokelat0,25 0,2 0,15 0,3 0,33 0,38 0,40

Kulit khrom cokelat 0,35 0,32 0,22 0,4 0,45 0,48 0,50

Tenunan katun 0,22 0,15 0,12 0,25 0,28 0,27 0,30

Karet 0,30 0,18 - 0,32 0,35 0,40 0,42

Balata 0,32 0,20 - 0,35 0,38 0,48 0,42

17.8. Tali sabuk sambungan

Ketika katahanan tali sabuk tidak lagi sesuai maka tali sabuk akan dipotong

dari rol besar dan terakhir digabungkan bersama-sama dengan penjepit.

Beberapa jenis sambungan:

1. Sambungan semen

2. Sambungan tali sabuk

3. Sambungan engsel

Contoh sambungan semen dapat dilihat pada gambar 17.3 (a) yang merupakan buatan

pabrik dengan bentuk tali sabuk tahan lama, sambungan ini lebih baik dari pada

sambungan lainnya. Sambungan tali sabuk dibentuk dengan lubang yang berseberangan

dengan tali sabuk, menjauhi garis antara tepi dan lubang. Lilitan kulit mentah

digunakan untuk 2 bagian terakhir yang membentuk sambungan. Jenis sambungan ini

dikenal sebagai sambungan rajutan lurus lilitan kulit mentah, dapat dilihat pada gambar

17.3 (b).

(Gambar 17.3)

Sambungan ikatan logam diperlihatkan pada gambar 17.3 (c), dibuat seperti

sambungan kawat. Titik bergeraknya melalui bagian sisi sambungan tali sabuk dan di

kukuhkan pada bagian dalamnya. Terkadang engsel logam mungkintertutup pada akhir

tali sabuk dan disambungkan dengan baja atau pin benang seperti terlihat pada gambar

17.3 (d).

Berikut ini tabel yang memperlihatkan tingkat efisiensi dari sambungan:

Tabel 17.3

Jenis logam Efisiensi (kapasitas) %

Sambungan di ujung-ujungnya 90 – 100

Sambungan yang melewati ujungnya 80 – 90

Ikatan kawat logam dengan mesin 75 – 85

Ikatan kawat logam dengan tangan 70 – 80

Lilitan kulit mentah 60 – 70

Kaitan tali sabuk logam 35 – 40

17.9. Jenis-jenis gerakan pada tali sabuk datar

Daya dari katrol ke katrol lain ditransmisikan dengan beberapa gaya

penggerak tali sabuk berikut ini:

Gerakan tali sabuk terbuka

Gerakan tali sabuk terbuka seperti terlihat pada gambar 17.4 yang digunakan

dengan susunan poros paralel dan arah rotasi yang sama ketika jarak pusat antara dua

poros luas, maka sisi tali sabuk yang kuat sebaiknya diletakkan lebih rendah salah

satunya.

(Gambar 17.4)

Gerakan tali sabuk terpilin atau bersilangan

Gerakan tali sabuk terpilin atau bersilangan seperti terlihat pada gambar

17.5. Ini digunakan dengan susunan poros paralel dan rotasi yang berlawanan arah.

Sebagai bahan pertimbangan akan diperlihatkan besarnya nilai dimana tali sabuk yang

bersilang saling menggosok berlawanan serta akan retak dan aus secara berlebihan.

Untuk mencegah hal ini, poros sebaiknya diletakkan dengan jarak maksimum 20b

diman b adalah lebar dan kecepatan tali sabuk sebaiknya tidak lebih dari 15 m/s.

(Gambar 17.5)

Gerakan tali sabuk seperempat putaran

Gerakan tali sabuk seperempat putaran seperti terlihat pada gambar 17.6 (a),

digunakan dengan susunan poros berada pda sudut kadan dan berotasi dengan arah

tertentu. Untuk mencegah tali sabuk ketika katrol, lebar katrol sebaiknya lebih besar

atau sama sampai 1,4 b, dimana b adalah lebar tali sabuk. Walaupun katrol tidak dapat

tersusun seperti pada gambar 17.6 (a) atau ketika menghendaki bergerak berbalik, maka

gerakan tali sabuk seperempat putaran dengan antar katrol seperti terlihat pada gambar

17.6 (b) mungkin dapat digunakan.

(Gambar 17.6)

Gerakan tali sabuk dengan katrol bebas

(Gambar 17.7)

Gerakan tali sabuk dengan katrol bebas seperti terlihat pada gambar 17.7,

digunakan dengan susunan poros paralel dan ketika gerakan tali sabuk terbuka tidak

dapat digunakan karena kontak sudut yang kecil pada katrol yang lebih kecil. Jenis

gerakan ini diperlukan untuk menambah besarnya rasio kecepatan dan ketikan susunan

tegangan tali sabuk tidak dapat ditambah dengan lainnya.

Ketika gerakan ini dikehendaki untuk memindahkan gerakan dari satu poros

ke beberapa poros, semuanya disusun paralel, gerakan tali sabuk dengan banyak katrol

seperti terlihat pada gambar 17.8 mungkin dapat dipakai.

(Gambar 17.8)

Gerakan tali sabuk gabungan

Gerakan tali sabuk gabungan seperti terlihat jpada gambar 17.9 dapat digunakan

ketika daya di transmisikan dari satu poros ke poros lain melalui beberapa katrol.

(Gambar17.9)

Gerakan katrol kerucut atau bertingkat

Gerakan katrol kerucut atau bertingkat seperti terlihat pada gambar 17.10,

digunakan untuk pertukaran kecepatan poros penggerak sementara poros utama atau

penggerak berjalan dengan kecepatan yang tetap. Hal ini dapat disempurnakan dengan

stelan tali sabuk dari satu bagian ke bagian lain.

(Gambar 17.10)

Gerakan katrol tetap dan lepas

Gerakan katrol tetap dan lepas seperti terlihat pada gambar 17.11 digunakan

ketika gaya penggerak poros mesin dijalankan atau diberhentikan sewaktu-waktu

dikehendaki tanpa gangguan dengan poros penggerak. Sebuah katrol dipasang pada

poros mesin disebut katrol tetap dan bergerak pada kecepatan yang sama seperti pada

poros mesin. Katrol lepas bergerak lebih bebas pada poros mesin dan tidak mampu

mentransmisikan banyak daya. Ketika poros penggerak disusun untuk berhenti, tali

sabuk didorong ke katrol bebas, artinya batang antaran memeliki tali sabuk bercabang.

(Gambar 17.11)

17.10. Rasio kecepatan gerakan tali sabuk

Ini merupakan rasio antara kecepatan penggerak dan pengikutnya atau yang

digerakkannya. Ini dapat dinyatakan secara matematika, seperti dibahas berikut ini:

d1 = diameter penggerak

d2 = diameter pengikut

N1 = kecepatan penggerak dalam r.p.m

N2 = kecepatan pengikut dalam r.p.m

Panjang tali sabuk yang melewati penggerak dalam 1 menit = π d1 N1

Sejak panjang tali sabuk yang melewati penggerak dalam 1 menit sama dengan panjang

tali sabuk yang melewati pengikutnya dalam 1 menit

π d1 N1 = π d1 N1

atau

atau rasio kecepatan

Ketika ketebalan tali sabuk dipertimbangkan, maka rasio kecepatannya

Rasio kecepatan

dimana t = ketebalan tali sabuk

Catatan:

Dalam hal ini gerakan tali sabuk gabungan seperti terlihat pada gambar 17.9 maka rasio

kecepatannya

atau kecepatan gerakan akhir = total diameter penggerak

kecepatan penggerak pertama total diameter yang dikemudikan

17.11. Selip (gelinciran) tali sabuk

Di pembahasan sebelumnya, kita telah membahas gerakan tali sabuk dan

gagang poros yang menerima gesekan antara tali sabuk dengan poros. Tapi terkadang

gesekan menjadi tidak mencukupi. Ini mungkin disebabkan beberapa gerakan

penggerak tanpa beban ditali sabuk. Ini juga disebabkan beberapa gerakan tali sabuk

tanpa beban katrol penggerak.Ini dinamakan selip tali sabuk yang dinyatakan dalam

persentasi.

Hasil selip (gelinciran) tali sabuk untuk mengurangi rasio kecepatan sistem.

Selip sabuk merupakan fenomena yang biasa, demikian tali sabuk sebaliknya tidak

pernah digunakan dimana kepastianrasio kecepatan merupakan sesuatu yang penting

(dalam waktu, menit, dan detik)

s1 % = selip antara penggerak dengan tali sabuk

s2 % = selip antara tali sabuk dan pengikutnya

v = kecepatan tali sabuk yang melewati penggerak tiap menit.

Maka :

Gantikan nilai dari persamaan (i)

Jika ketebalan tali sabuk dipertimbangkan, maka:

Dimana t adalah tebal tali sabuk

Contoh 17.1

Sebuah mensin digerakan 250 rpm, menggerakkan poros yang disambungkan dengan

tali sabuk. Diameter pada mesin katrol dan katrol yang ada pada poros masing-masing

17cm dan 45 cm. Katrol yang berdiameter 90 cm pada poros menggerakan katrol yang

berdiameter 15 cm yang dipasang dinamo poros. Carilah kecepatan dinamo poros,

ketika:

1. tanpa selip

2. ada selip 2% setiap gerakan

atau

(dimana s = s1 + s2 i.e., total persentasi selip)

Persamaan

Penyelesaian

Diketahui:

Kecepatan mesin poros (penggerak 1): N1 = 150 rpm

Diameter mesin katrol (penggerak1): d1 = 75 cm

Diameter katrol pada poros (pengikut2): d2 = 45 cm

Diameter katrol yang lain pada poros (penggerak 3): d2 = 90 cm

Diameter katrol pada dinamo poros (pengikut 4): d4 = 15 cm

N4 = kecepatan dinamo poros

(Gambar 17.12)

(i) Ketika tidak ada selip

Pergunakan persamaan

(dengan notasi biasa)

Atau

(ii) Ketika ada selip 2% disetiap gerakan


17.12. Panjang penggerak tali sabuk terbuka

Dalam hal ini, rotasi kedua katrol adalah sama arahnya seperti terlihat pada

gambar 17.13.

Masukkan

Q1 dab Q2 = pusat kedua katrol

r1 dan r2 = jari-jari katrol besar dan kecil

x = jari-jari antar Q1 dan Q2

L= total panjang tali sabuk

Tali sabuk meninggalkan katrol besar pada E dan G dan katrol kecil pada F

dan H seperti terlihat pada gambar 17.13.

Melalui Q2, gambar O2M paralel ke FE Dari gambar geometri tersebut, kita

menemukan bahwa O2M akan tegak lurus pada O1E.

Sudut NO2O1 = x radian

(Gambar 17.13)

Kita mengetahui bahwa panjang tali sabuk:

= busur lingkaran GJE + EF + busur lingkaran FKH + HG

= 2 (busur lingkaran JE + EF+ busur lingkaran FK) …(i)

dari gambar geometri, kita juga dapatkan bahwa

sin =

sejak sudut ά (nilai) kecil maka didapatkan

sin = =

(ii)

Arc JE = r1 (iii)

Arc FK = r2 (iv)

EF = MO2 =

Persaman busur lingkaran dan Perluasan persamaan ini dengan dalil

binomial Gantikan nilai busur lingkaran JE dari persamaan (iii), busur lingkaran FK

dari persamaan (iv) dan EF dari persamaan (v) ke dalam persamaan (i), kita peroleh:

Gantikan nilai ά = (Rumus) dari persamaan (ii)

17.13. Panjang penggerak tali sabuk silang

Dalam hal ini, rotasi kedua katrol berlawanan arah seperti terlihat pada

gambar 17.14 .

(Gambar 17.14)

Masukan Q1 dan Q2 = pusat kedua katrol

r1 dan r2 = jari-jari katrol besar dan kecil

x = jarak antara Q1 dan Q2

L = total panjang tali sabuk

Tali sabuk meninggalkan katrol besar pada E dan G dan katrol kecil pada F

dan H seperti terlihat pada gambar 17.14

Melalui O2 gambar O2M paralel ke FE

Dari gambar geometri, kita peoleh bahwa O2M akan tegak lurus pada O1E

Biarkan sudut MO2O1= α radian

Panjang tali sabuk = busur lingkaran GJE + EF + Busur lingkaran FKH + HG

= 2 (busur lingkaran JE + EF + busur lingkaran FK) … (1)

Dari gambar geometri, kita peroleh bahwa

sudut α sangat kecil, maka ditiadakan

Perluasan persamaan oleh dalil binomial

Gantikan nilai busur lingkaran JE dari persamaan (iii), busur lingkaran FK.

Gantikan nilai dari persamaan (ii)

Ini dapat dijadikan catatan , bahwa pernyataan di atas adalah sebuah fungsi

(r1 + r2). Sungguh membingungkan jika jumlah sudut dua katrol adalah konstan,

panjang susunan tali sabuk akan konstan juga, tetapi jarak antara pusat katrol tidak

berubah

Contoh 17.2

Carilah panjang tali sabuk yang menggerakan katrol yang berdiameter 80 cm dan

bergerak paralel dengan jarak 12 m dari katrol penggerak yang berdiameter 480 cm.

Penyelesaian

Diketahui

Diameter katrol kecil d2 = 80 cm

Jarak katrol kecil r2 = 40 cm

Jarak antara katrol x = 12 m = 1,200 cm

Diameter katrol besar d1= 480 cm

Jarak katrol besar r1 = 240 cm

L = panjang tali sabuk

(i) Jika tali sabuk terbuka


(ii) Jika tali sabuk bersilangan


17.14. Daya transmisi tali sabuk

(Gambar 17.15)

Pada gambar 17.15 terlihat katrol pseggerak (a) dan yang digerakkan (b).

Seperti telah dijelaskan, katrol peggerak menarik tali sabuk dari satu sisi dan penggerak

yang sama ke lain sisi. Ini jelas bahwa tegangan pada bagian sisinya (sisi kuat) akan

lebih besar dari pada sisi belakang (bagian yan digerakkan/sabuk mesin), seperti yang

terlihat pada gambar 17.15

T1 = tegangan pada sisi yang kuat (kg)

T2 = tegangan pada sisi belakang (kg)

v = kecepatan tali sabuk (m/s)

Gaya perputaran efektif (penggerak) pada keliling yang digerakkan

merupakan diantaran dua tegangan (T1 – T2).

Daya per sekon = Gaya x Jarak = (T1 – T2) x v kg/m

Daya = (T1 – T2) x v h.p

75

Dalam ukuran S.I. untuk daya transmisi adalah watt dan untuk dua tegangan

adalah newton. Sebagai bahan pertimbangan akan diperlihatkan bahwa momen putar

yang terjadi pada katrol penggerak (T1 – T2)r1, sama dengan momen putar yang terjadi

pada yang digerakkan (T1 – T2)r2.

17.15. Gerakan lamban pada tali sabuk

Ketika telah melihat di atas bahwa tegangan pada dua sisi katrol adalah tidak

sama. Pada salah satu sisinya, tegangannya lebih besar dari pada sisi lainnya. Karena

dua tegangan yang berbeda, tali sabuk bergerak lamban terus menerus (bergerak

dengan kecepatan yang dapat diabaikan) melalui katrol. Perpindahan tali sabuk ini

sangat kecil dan umumnya diabaikan.

17.16. Rasio Tegangan pada tali sabuk datar

(Gambar 17.16)

Sebagai bahan pertimbangan rotasi katrol yang digerakkan yang searah jarum jam

seperti terlihat pada gambar 17.16

T1 = tegangan di tali sabuk pada sisi kuat

T2 = tegangan di tali sabuk pada sisi belakang

= sudut kontak dalam radian (sudut yang berada di bawah busur lingkaran AB,

sepanjang tali sabuk yang tersentuh katrol di pusat)

Sebagai bahan pertimbangan pada tali sabuk PQ, sudut bawah pada pusat

katrol seperti yang terlihat pada gambar 17.16. sabuk PQ berada pada keseimbangan

gaya berikut ini:

i) Tegangan T di tali sabuk pada P

ii) Tegangan T + T di tali sabuk pada Q

iii) Reaksi normal RN, dan

iv) Gaya gesek F = x RN

Dimana adalah koofisien gesek antara tali sabuk dan katrol

Memisahkan seluruh gaya horizontal dan persamaan yang sama

sejak sudut (nilainya) sangat kecil, maka di abaikan

Sekarang pemisahan gaya vertikal.

Sejak sudut (nilainya) sangat kecil, maka di abaikan cos

Dalam persamaan (iii)

atau

Persamaan nilai RN dari persamaan (ii) dan (iv)

atau Integrasi kedua sisi antara batas T2 dan T1, kita memiliki

Persamaan (v) dapat dinyatakan dalam logaritma ke basis 10.

Catatan:

1. tegangan maksimum dalam tali sabuk pada sisi tegang dapat ditambah melalui

persamaan

T1 = f . b . t

dimana f = tegangan maksimum tali sabuk

b = lebar tali sabuk

t = tebal tali sabuk

2. saat penetapan sudut kontak, ini haru diingat bahwa ini merupakan sudut kontak

pada katrol kecil, jika kedua katrol berasal dari bahan yang sama. Kita mengetahui

bahwa:

Sudut kontak atau himpit

3. Ketika bahan katrol berlainan, maka model akan berhubungan dengan katrol yang

kecil.

Contoh 17.3 (satuan S.I)

Ada dua katrol, salah satunya berdiameter 450 mm dan lainnya 200 mm yang berada

pada poros parallel dengan jarak 1,95 m dan disambungkan dengan tali sabuk silang.

Carilah panjang susunan tali sabuk tersebut dan sudut kontak antara tali sabuk dan

katrolnya.

Apakah daya kuda dapat di transmisikan oleh tali sabuk ketika katrol besar berotasi

pada 200 rev/min, jika tegangan tali sabuk maksimum yang diperbolehkan adalah 1 kN,

dan koofisien gesek antara tali sabuk dan katrol adalah 0,25?

(Universitas Oxford)

Penyelesaian

Diketahui

Diameter katrol besar d1 = 450 mm

Jari-jari katrol besar r1 = 225 mm = 0,225 m

Diameter katrol kecil d2= 200 mm

Jari-jari katrol kecil r2 = 100 mm = 0.1 m

Jarak antara dua katrol x = 1.95 m

Kecepatan katrol besar N= 200 rev/min

Kecepatan tali sabuk

Tegangan tali sabuk maksimum yang diperbolehkan T1=1kN =1000 N

Koofisien gesek = 0,25

(Gambar 17.7)

Panjang tali sabuk

L = panjang tali sabuk


Sudut kontak antara tali sabuk dan katrol

= sudut kontak antara tali sabuk dan katrol

Kita mengetahui bahwa gerak tali sabuk silang,

Transmisi daya

P = transmisi daya kuda

Kita mengetahui bahwa

Sekarang pergunakan persamaan P = (T1-T2) v = (1000-419,3) 4,714 = 2,740 W =

27,4 kW

17.17. Tegangan sentrifugal

Sejak tali sabuk bergerak menyambung melintasi katrol yang menyebabkan

gaya sentrifugal yang berefek meningkatkan tegangan keduanya, sama-sama kuat pada

sisi belakangnya. Tegangan menyebabkan gaya sentrifugal dikatakan tegangan

sentrifugal. Pada kecepatan rendah, tegangan sentrifugal sangat kecil tetapi pada

kecepatan tinggi berdampak luas dan sebaiknya dibuat dalam “laporan”.

Sebagai bahan pertimbangan, sudut d antara PQ pada pusat katrol, seperti

terlihat pada gambar 17.18.

(Gambar 17.18)

Diketahui

w = berat tali sabuk tiap panjang

v = kecepatan garis tali sabuk

r = jari-jari katrol yang melewati tali sabuk yang bergerak

Tc = tegangan sentrifugal yang menyinggung P dan Q

Panjang tali sabuk PQ = r d

Berat tali sabuk PQ = w x r d

Kita mengetahui bahwa gaya sentrifugal adalah:

Gaya sentrifugal pada tali sabuk PQ=

Tegangan sentrifugal To yang bersinggungan di P dan Q menjaga tali sabuk dalam

keseimbangan.

Sekarang, pemisahan gaya (gaya sentifugal dan tegangan sentrifugal) horizontal dan

persamaan yang sama

Sejak sudut d (nilai) sangat kecil, maka diabaikan

Catatan:

Ketika tegangan sentrifugal dibuatkan “ laporan” maka total tegangan dalam sisi kuat

dan total tegangan pada sisi belakang

17.18. Kondisi untuk transmisi daya maksimum

Kita mengetahui bahwa transmisi daya kuda oleh tali sabuk P = (T1 – T2) x v

75

dimana T1 = tegangan pada sisi kuat (kg)

T2 = tegangan pada sisi belakang (kg)

V = kecepatan tali sabuk (m/s)

Dari pembahasan 17.16, kita telah melihat bahwa

Gantikan nilai T2 dalam persamaan (i) P = T1 v C

Dimana

Kita mengetahui bahwa T1 = T - Tc

dimana T = tegangan maksimum dimana tali sabuk dapat dijadikan subjek (kg)

Tc = tegangan sentrifugal (kg)

Gantikan nilai T1 dalam persamaan (iii)

Untuk daya kuda maksimum T = 3Tc

Ini menunjukkan bahwa ketika transmisi daya kuda maksmimum 1/3 rd dari tegangan

maksimum diserap sebagai tegangan sentrifugal.

Contoh 17.4

Sebuah tali sabuk kulit berukuran 9 mm x 250 mm digunakan untuk menggerakkan

katrol besi cetakan yang berdiameter 90 cm pada 336 rpm. Jika sudut busur lingkaran

pada katrol kecil 1200 dan tegangan pada sisi kuat 20 kg/cm2. Carilah kapasitas daya

kuda pada tali sabuk yang memiliki masa jenis 0,00098 kg/cm2, koofisien gesek antara

tali sabuk (kulit) dan katrol (besi cetakan) adalah 0,35.

(A.M.I.E., Summer 1975)

Penyelesaian

Diketahui

Tebal tali sabuk t = 90,9 cm

Lebar tali sabuk b = 25 cm

Luas tali sabuk silang a = b x t = 25 x 0,9 = 22,5 cm

Diameter katrol d = 90 cm

Kecepatan katrol N = 336 rpm

Kecepatan tali sabuk v = 15,834 m/sec

Sudut kontak pada katrol kecil = 2,1 rad

Tegangan pada sisi kuat. F = 20 kg/cm2

Berat jenis tali sabuk. T1 = f x a = 450 kg

Koofisien gesek = 0,00098 kg/cm2

T2 = tegangan tali sabuk


Beban tali sabuk setiap meter

w = luas x panjang x masa jenis = 22.5 x 100 x 0.00098 = 2.2 kg

Tegangan sentrifugal

Total tegangan pa da sisi kuat Tt1 = T1 + Tc = 450 +56,2 = 506,2 kg

dan total tegangan pada sisi belakang Tt2 = T2 + Tc = 215,8 + 56,2 = 272 kg

Kapasitas transmisi daya kuda pada tali sabuk

P = kapasitas transmisi daya kuda pada tali sabuk

Pergunakan persamaan P = (T1 – T2) v = (506,2 – 272) 15,834 = 49,4

hp

75 75

Catatan:

sejak Tt1 – Tt2 = (T1 + T2 ) – (T2 + Tc) = T1 – T2, oleh karena itu tegangan sentrifugal

pada tali sabuk tidak memiliki efek. Daya kuda juga dapat ditambahkan dengan

menggunakan persamaan P = (T1 – T2) v

75

Contoh 17.5

Sebuah tali sabuk dengan lebar 10 cm dan tebal 1cm mentransmisikan daya pada 1000

m/min. Tegangan jaringan penggerak adalah 1,8 kali dari tegangan pada bagian yang

digerakkan. Jika tegangan aman yang diperbolehkan pada tali sabuk adalah 16 kg/cm2.

Kalkulasikan daya kuda maksimum yang ditransmisikan pada kecepatan tersebut.

Misalkan masa jenis tali sabuk (kulit) adalah 1 gm/cm3. Kalkulasikan daya kuda

maksimum yang ditransmisikan oleh tali sabuk dan kecepatan ketika daya kuda

ditransmisikan.

(Gorakhpur University,1976)

Penyelesaian :

Diketahui

Lebar tali sabuk b = 10 cm

Tebal tali sabuk t = 1 cm

Luas tali sabuk silang a = 10 x 1 = 10 cm

Kecepatan tali sabuk v = 1.000 m/min

Tegangan jaringan penggerak (T1 – T2) = 1.8 T2

Tegangan aman tali sabuk yang diperbolehkan f = 16 kg/cm2

Tegangan maksimum T = f x a = 10 x 16 = 160 kg

Daya tali sabuk per meter = 1 gm/cm3

T = tegangan sentrifugal

T1 = tegangan pada sisi kuat

T2 = tegangan pada bagian yang digerakkan


T1 = T – Tc = 160 - 28,34 = 131,66 kg T1 – T2 = 1,8 T2 T2 = 47 kg

Daya transmisi

P = daya transmisi

Pergunakan persamaan P = (T1 – T2) v =18,81 hp

75

Kecepatan pada saat daya maksimum ditransmisikan

v = kecepatan tali sabuk untuk daya maksimum


Daya maksimum

Kita mengetahui bahwa tegangan pada sisi kuat dan tegangan pada sisi yang digerakkan

kembali pergunakan persamaan P = (T1 – T2) v =210

hp

75

Contoh 17.6

Sebuah tali sabuk datar di susun untuk mentransmisikan daya 45 h.p dari katrol yang

berdiameter 150 cm dan berotasi 300 rpm. Sudut busur lingkaran 11/24 keliling dan

koofisien gesek antara tali sabuk dan katrol 0,3. Tentukanlah tegangan sentrifugal,

lebar tali sabuk. Diketahui tebal tali sabuk adalah 9,5 mm, masa jenis bahan 1,1

gm/cm3 dan gaya tegangan 25 kg/cm2.

(Banaras Hindu University, 1975)

Penyelesaian

Diketahui

Transmisi daya kuda P = 45 hp.

Diameter katrol d = 150 cm = 1.5 m

Kecepatan katrol N = 300 rpm


Sudut kontak

Koefisien Gesek = 0,3

Tebal tali sabuk t = 9.5 mm = 0.95 cm

Masa jenis bahan = 1.1 gm/cm3

Gaya tegang yang diperbolehkan f = 25 kg/cm2


Sekarang pergunakan persamaan

Lebar tali sabuk yang disusun

b = lebar tali sabuk yang disusun (cm)

Kita mengetahui bahwa, tegangan maksimum tali sabuk

T = luas tali sabuk x tegangan yang diperbolehkan = b x t x f = b x 0.95 x 25 = 23.75

b kg

dan beban tali sabuk per meter

w = luas x panjang x masa jenis


Kita juga mengetahui bahwa T – Tc = T1 23,75 b – 5,92 b = 246 b = 13,7

cm

17.19. Tegangan awal tali sabuk

Ketika tali sabuk berputar mengelilingi dua katrol (penggerak dan yang

digerakkan). Dua bagian yang dalam digabung bersama-sama, maka tali sabuk dapat

bergerak terus-menerus melalui katrol, sejak gerakan tali sabuk (dari penggerak) dan

yang digerakkan (dari tali sabuk) ditentukan oleh beberapa gesekan antara tali sabuk

dan katrol. Agar grip dapat meningkat, tali sabuk dikencangkan. Dalam kesempatan ini

walaupun katrol dalam keadaan seimbang, tali sabuk mengalami beberapa tegangan

yang dinamakan tegangan awal.

Ketika penggerak mulai berotasi, menarik tali sabuk dari satu sis

(meningkatkan tegangan tali sabuk pada sisi ini) dan menggerakkan sisi lainnya

(menurunkan tegangan tali sabuk pada sisi tersebut). Peningkatan tegangan pada salah

satu sisi tali sabuk dinamakan tegangan pada sisi yang digerakkan.

T0 = tegangan awal tali sabuk

T1 = tegangan tali sabuk sisi kuat

T2 = tegangan tali sabuk sisi yang digerakkan

= koofisien penambahan panjang tali sabuk setiap gaya

Sebagai bahan pertimbangan akan diperlihatkan ada peningkatan tegangan

pada sisi kuat tali sabuk = T1 – T0

Dan peningkatan panjang tali sabuk pada sisi kuat = T0 – T2

Dan menurunkan panjang tali sabuk pada sisi yang digerakkan = (T0 –T2)

Misalkan bahan tali sabuk sangat elastis seperti panjang tali sabuk yang C, ketika tali

sabuk bergerak atau diam. Oleh karena itu peningkatan panjang pada sisi kuat adalah

sama dengan penurunan panjang tali sabuk pada sisi yang digerakkan.

Persamaan (i) dan (ii) (T1 – T0) = (T0 – T2)

T1 – T0 = T0 – T2

(abaikan tegangan sentrifugal) (pertimbangkan tegangan sentrifugal)

Catatan:

Pada kenyataanya bahan tali sabuk tidak elastis sempurna. Oleh karena itu jumlah

tegangan T1 dn T2 ketika tali sabuk sedang mentransmisikan daya selalu lebih besar

dibandingkan 2 kali tegangan awal. Berdasarkan C.G. Barth, hubungan antara T0, T1,

dan T2 adalah sebagai berikut:

Contoh 17.7 (satuan S.I)

2 poros parallel yang berdiameter 4,8 m dihubungkan dengan gerakkan tali sabuk

terbuka. Diameter katrol besar 1,5 m dan yang kecil 1,05 m. tegangan awal tali sabuk

dalam keadaan seimbang adalah 3 kN. Masa tali sabuk adalah 1,5 kg/m, koofisien gesek

antara tali sabuk dan katrol adalah 0,3. Tentukanlah tegangan sentrifugal transmisi

daya kuda ketiak katrol berotasi 400 rpm.

(London University)

Penyelesaian

Diketahui

Jarak antara poros x = 4.8 m

Diameter katrol besar d1 = 1.5 m

Jari-jari katrol besar r1 = 0.75 m

Diameter katrol kecil d2 = 1.05 m

Jari-jari katrol kecil r2 = 0.525 m

Tegangan awal tali sabuk To = 3 kN = 3000 N

Beban pada tali sabuk m = 1.5 kg/m

Koofisien gesek


Kita mengetahui bahwa tegangan sentrifugal

T1 = tegangan pada sisi kuat

T2 = tegangan pada sisi belakang


Kita juga mengetahui bahwa gerakan tali sabuk terbuka

Sudut busur katrol kecil = 1800 - 2 = 1800 – 2 . 20 41’ = 3,05 rad


atau gantikan nilai T1 dalam persamaan (i) 2,5 T2 + T2 = 4548 T2 = 1229,4 N

dan T1 = 4548 – 1229,4 = 2248,6

N

transmisi daya kuda

P = transmisi daya kuda

Pergunakan persamaan P = (T1-T2) v = (2248,6 –1299,4)22 =20880 W = 20,88 kW

17.20. Gerakan tali sabuk –V

Tali sabuk-V dibuat dengan bantuan bahan dan tali sabuk karet serta dilapisi

dengan bahan dan karet seperti terlihat pada gambar 17.9 (a). Tali sabuk ini dicetak

dengan bentuk segi empat tak beraturan (trapezoid) dan tahan lama. Tali sabuk ini

cocok digunakan untuk gerakan yang pendek. Tali sabuk dalam tali sabuk-V adalah 300

- 400. Tenaga yang ditransmisikan merupakan aksi bentuk pasar antara tali sabuk

dengan alur V katrol atau katrol. Sebuah ruang gerak harus disediakan di alur bawah

seperti terlihat pada gambar 17.19 (b), untuk mencegah sentuhan di bagian bawah yang

makin sempit dari aus. Gerakan tali sabuk V dapat dimiringkan pada banyak sudut

dengan sisi yang kuat berada diatas atau dibawah. Supaya daya keluarnya meningkat

beberapa tali sabuk-V di gerakkan berdampingan. Ini dapat diperhatikan dalam gerakan

majemuk tali sabuk-V, seluruh tali sabuk sebaiknya meregang pada ukuran yang sama

sehingga beban yang dibagi sama diantaranya. Ketika salah satu tali sabuk rusak,

gantikan yang baru pada saat itu juga. Jika salah satu tali sabuk digantikan, tali sabuk

baru yang tidak tahan lama dan regangan akan lebih kuat meregang dan bergerak

dengan kecepatan yang berbeda.

Tabel 17.4

Dimensi standar tali sabuk-V

Tipe tali

sabuk

Ukuran daya

kuda

Batas minimum

diameter

luar katrol (D) mm

Lebar atas

(b) mm

Ketebalan

(t) mm

Beban permeter

(kg)

A

B

C

D

E

1-5

3-20

10-100

30-200

40-500

75

125

200

355

500

13

17

22

32

38

8

11

14

19

23

0.106

0.189

0.343

0.596

-

Tali sabuk-V dibuat dalam 5 tipe (A,B,C,D,E). Ukuran standar tali sabuk-V

dapat dilihat pada table 17.4. katrol untuk tali sabuk-V dibuat dari besi cetakan atau

baja untuk mengurangi beratnya. Ukuran standar katrol alur-V diperlihatkan pada table

17.5.

Tabel 17.5

Dimensi standar katrol-V

Tipe tali sabuk w d a c F e n

A

B

C

D

E

11

14

19

27

32

12

15

20

28

33

3.3

4.2

5.7

8.1

9.6

8.7

10.8

14.3

19.9

23.4

10

12.5

17

24

29

15

19

25.5

37

44.5

6

9

14

14

20

Catatan: Lebar permukaan (B)(n – 1) e = 2e.

(Gambar 17.19)

17.21. Standar panjang tali sabuk-V

Berdasarkan satuan S.I: 2494-1964, tali sabuk-V dibuat dengan type dan

dalam nominal panjang ini. Missal, sebuah tali sabuk-V jenis A dna panjang dalam 914

mm di rencanakan seperti A 914-SI. Standar panjang tali sabuk-V dalam mm adalah:

Ukuran panjang dapat diperpanjang dengan jumlah= 36 mm untuk tipe A, 43 untuk tipe

B, 56 mm untuk tipe C, 79 mm untuk tipe D, dan 92 mm untuk tipe E.

17.22. Keuntungan dan kerugian gerakan tali sabuk-V disbanding gerakan

tali sabuk datar

Berikut adalah keuntungan dan kerugian gerakan tali sabuk-V disbanding

gerakan tali sabuk datar.

Keuntungan:

1) Gerakan tali sabuk-V memberi kepadatan dalam jarak yang pendek antara pusat-

pusat katrol

2) Gerakannya adalah positive karena selip (gelinciran) antara tali sabuk dan katrol

diabaikan

3) Pelaksanaanya ditali sabuk dan katrol tak menimbulkan suara

4) Tali sabuk memiliki kemampuan untuk hentakan bantalan ketika mesin mulai

bekerja

5) Rasio kecepatan tinggi dapat ditambah

6) Kontaak bentuk pasak di tali sabuk dalam aluraan memberikan batas nilai rasio

tinggi dalam tegangan. Oleh karena itu transmisi daya oleh tali sabuk-V lebih

banyak dibandingkan tali sabuk datar pada koofisien gesek, kontak busur lingkaran

dan tegangan yang sama di tali sabuk.

7) Tali sabuk-Vdapat dioperasikan dalam arah yang berlainan dengan sisi tali sabuk

kuat di atas atau di bawah baris pusat dapat dalam horizontal, vertikal atau miring.

Kerugian:

1) Gerakan tali sabuk –V tidak bisa digunakan dalam jarak pusat yang besar

2) Tali sabuk-V tidak lentur seperti tali sabuk datar

3) Susunan katrol untuk tali sabuk-V terlalu rumit dibandingkan pada tali sabuk datar

17.23. Rasio tegangan gerakan pada tali sabuk-V

(Gambar 17.20)

Tali sabuk-v dengan katrol alur dapat diperlihatkan dalam gambar 17.20

R1 = reaksi normal antara tali sabuk dan sisi-sisi alur

R = reaksi total dalam bidang alur

2 = sudut alur

= koofisien gesek antara tali sabuk dan sisi alur

pemisahan reaksi vertical ke alur

Kita tahu bahwa gaya gesek :

Mempertimbangkan porsi tali sabuk kecil seperti terlihat pada gambar 17.16,

perawatan sudut dipusat, tegangan pada salah satu sisi akan di T dan dilain sisi T+

T. Hasilnya dapat dilihat pada pembahasan di 17.16, kita peroleh gesekan yang

berlawanan yang sama dengan R cosec dan berlawanan dengan R.

Persamaan antara T1 dan T2 untuk gerakan tali sabuk-V akan seperti :

17.24. Gerakan picak V

Dalam banyak hal, ketika sebuah tali sabuk datar digantikan untuk tali sabuk

V. Ini lebih ekonomis menggunakan katrol permukaan datar, sebagai pengganti katrol

alur seperti terlihat pada gambar 17.21. dengan demikian biaya untuk pemotongan

aluran dapat dihapuskan. Sebagaimana diketahui gerakaanya adalah gerakan picak V.

(Gambar 17.21)

Contoh 17.8

Sebuah kompresor disusun dengan 120 hp yang berotasi 250 rpm. Penggeraknya adalah

tali sabuk V dari motor listrik yang berotasi 750 rpm. Diameter katrol pada poros

kompresor harus tidak lebih besar dari 1m saat jarak pusat antara katrol dibatasi hingga

1,75 m. Kecepatan tali sabuk sebaiknya tidak melewati 1,600 m/min. Tentukan

besarnya transmisi daya pada tali sabuk V jika setiap tali sabuk memiliki luas bidang

penampang silang 3,75 cm2 dan beban 0,001 kg/cm3 dn tegangan 25 kg/cm2. Sudut

katrol 350 , koofisien gesek antara tali sabuk dan katrol 0,25. Carilah juga panjang

setiap tali sabuk nya

(A.M.I.E., Musim panas 1977)

Penyelesaian

Diketahui:

Daya kuda P= 120 hp.

Kecepatan kompresor N1 = 250 rpm.

Kecepatan motor N2 = 750 rpm

Diameter katrol pada poros kompresor d1 = 1 m

Jarak pusat antara katrol x = 1.75 m


Luas bidang penampang silang setiap tali sabuk a = 3.75 cm

Berat jenis bahan = 0.001 kg/cm2

Tegangan tarik f = 25 kg/cm2

Sudut katrol alur

Koofisien gesek antara tali sabuk dan katrol = 0.25

Diketahui bahwa beban tali sabuk per meter

W = luas x panjang x masa jenis

= 3.75 x 100 x 0.001 = 0.375 kg


Dan Tegangan maksimum di tali sabuk

Tegangan pada sisi kuat tali sabuk


Diketahui bahwa gerakan tali sabuk terbuka

Sudut himpit pada katrol kecil (katrol pada poros motor)


Nilai tali sabuk V

Diketahui bahwa transmisi daya setiap tali sabuk

Nilai tali sabuk V

Panjang setiap tali sabuk

L= panjang setiap tali sabuk

Jari-jari katrol pada poros kompresor

Dan jari-jari katrol pada poros motor


Contoh 17.9

2 poros yang berjarak pusat 100cm dihubungkan untuk gerak tali sabuk-V. Katrol

penggerak disediakan dengan 125 h.p. dan memiliki diameter 30 cm. Ini berotasi 1,000

rpm sementara katrol yang digerakkan berotasi 375 rpm. Sudut katrol alur 400,

tegangannya 21 kg/cm2, luas penampang tali sabuk silang 4 cm2, masa jenis bahan 1,11

gm/cm2. Katrol yang digerakkan menggantung dengan jarak pusat dari bantalan

terdekat 20 cm, Koofisien gesek antara tali sabuk dan katrol adalah 0,28. Carilah:

a. jumlah susunan tali sabuk, dan

b. diameter poros katrol yang digerakkan jika tegangannya adalah 420 kg/cm2

(Poona University, 1976)

Penyelesaian

Diketahui

Jarak antara pusat 2 poros x = 100 cm

Daya kuda untuk katrol penggerak P = 125 hp.

Diameter katrol penggerak d1 = 30 cm

Kecepatan katrol penggerak N1= 1000 rpm.

Kecepatan katrol yang digerakkan N2= 375 rpm

Sudut himpit pada katrol = 40

Sudut semi dalam alur = 20

Luas penampang busur silang = 4 cm2

Tegangan tali sabuk f = 21 kg/cm2

Masa jenis = 1.11 gm/cm2

Jarak antara pusat katrol yang digerakkan dan bantalan terdekat = 20 cm

Koofisien gesek antara tali sabuk dan katrol = 0.28

Beban tali sabuk setiap meter

W= luas x panjang x masa jenis

= 4 x 100 x 1.11 = 444 gm = 0.444 kg


Tegangan tali sabuk maksimum

Tegangan pada sisi kuat tali sabuk

d2= diameter katrol yang digerakkan


Untuk gerakan tali sabuk terbuka

Sudut himpit untuk katrol kecil


(a) Jumlah susunan tali sabuk

Transmisi daya kuda setiap tali sabuk

Nilai tali sabuk V

(b) Diameter poros katrol yang digerakkan

d= diameter poros katrol yang digerakkan

transmisi momen putar untuk poros katrol yang digerakkan

dan momen pembengkok M = (T1 + T2 + Tc) 20 = (72,8 + 6,47 + 211,2) 20 =

2033,4 kg cm

ekuivalen kedua momen


17.25. Tali sabuk penggerak

Tali sabuk untuk transmisi daya biasanya terbuat dari manila, rami, dan

katun. Tali sabuk-tali sabuk tersebut berkeliling dalam penampang lintang dapat terlihat

pada gambar 17.22 (a) salah satu keuntungan utama tali sabuk penggerak adalah

sebagian penggerak dapat diambil dari salah satu katrol penggerak.

Sebagai contoh dalam putaran poros di setiap lantai digerakkan oleh tali sabuk yang

meninggalkan langsung dari mesin utama katrol pada lantai bawah. Sudut katrol alur

untuk tali sabuk penggerak biasanya adalah 450. Aluran dikatrol dibuat sempit pada

bagian bawah dan tali sabuk dijepit antara alur V pinggir untuk meningkatkan gaya

lekat tali sabuk pada katrol. Aluran sebaiknya diselesaikan secara rata untuk

menghindari pemanasan di tali sabuk. Diameter katrol sebaiknya besar untuk

mengurangi pengausan pada tali sabuk dalam gesekan dalam dan tegangn bengkok.

Ukuran katrol yang sesuai adalah 40 d dan minimal 36 d di mana d adalah diameter tali

sabuk (cm).

(Gambar 17.22)

Seperti dalam gerakan tali sabuk V, rasio tegangan penggerak diberikan

sebagai berikut :

Catatan:

Dalam hal daya yang ditransmisikan dalam jarak yang panjang seperti dipertambangan,

pengungkit, dan pengerekan, tali sabuk baja luas dipergunakan. Tali sabuk kawat harus

terus-menerus mengalur katrol tapi mereka istirahat pada aluran (tali sabuk katun tidak

breistirahat pada bagian bawah alur) bawah dan tidak terjepit diantara sisi aluran.

Berikut ini keuntungan tali sabuk kawat di bandingkan tali sabuk katun:

1. memiliki beban yang lebih besar

2. dapat menahan beban-beban yang belebihan

3. gerakannya lebih lembut

4. lebih dapat diandalkan dan tidak berkurang secara tiba-tiba

Contoh 17.10

Sebuah tali sabuk penggerak untuk memindahkan 350 h.p. dari sebuah katrol

berdiameter 120 cm, berotasi 300 rpm, sudut himpit dapat diambil rad. Sudut ½

aluran adalah 22 ½. Tali sabuk yang digunakan berdiameter 5 cm, beban tali sabuk 1,3

kg/m dan setiap tali sabuk memiliki gaya tarik max. 220kg dan koofisien gesek antara

tali sabuk dan katrol adalah 0,3. Tentukanlah jumlah susunan tali sabuk. Jika katrol

yang bergantungan adalah 50 cm, carilah ukuran katrol yang sesuai jika terbuat dari

baja yang bertegangan geser 400kg/cm3.

(Calcutta University, 1977)

Penyelesaian

Diketahui

Transmisi daya kuda P = 350 hp.

Diameter katrol d = 120 cm

Kecepatan katrol N = 300 rpm.


Sudut himpit = rad

Sudut ½ alur = 22½0

Diameter tali sabuk = 5 cm

Beban tali sabuk w= 1.3 kg/m length

Gaya tarik max. setiap tali sabuk T = 220 kg

Koofisien gesek = 0.3

Tegangan geser poros f1 = 400 kg/cm2

Tegangan tangensial

Tegangan pada sisi kuat tali sabuk T1 = T – Tc = 220 – 47 = 173 kg

T2= tegangan pada sisi yang digerakan


Jumlah susunan tali sabuk

Transmisi daya kuda setiap tali sabuk

Jumlah susunan tali sabuk

Diameter poros katrol

di=diameter poros katrol

Transmisi momen putar poros katrol

Sejak katrol bergantung 50 cm , oleh karena itu momen bengkok poros dalam gaya tarik

tali sabuk

M = (T1 + T2 + 2Tc)50 9= (173 + 14,76 + 2 47) 450 = 126.792 kg cm

Ekuivalen kedua momen


17.26. Katrol

Katrol digunakan untuk transmisi daya dari satu poros ke poros lain dengan

tali sabuk atau tali sabuk sejak rasio kecepatan adalah rasio lawan untuk diameter katrol

penggerak dan yang digerakan. Oleh karena itu diameter katrol sebaiknya diatur dengan

hati-hati agar memiliki rasio kecepatan yang dikehendaki. Katrol harus memiliki arah

yang sempurna agar dapat mengikuti tali sabuk yang bergerak dalam sebuah garis

normal pada gaya katrol.

Katrol dapat dibuat dari besi cetakan, baja atau baja press, kayu dan kertas.

Bahan-bahan cetakan memiliki gesekan yang baik dan karakteristik pengausan. Katrol

yang dibuat dari baja press lebih ringan dibanding katrol cetakan, tapi dalam banyak hal

mereka lebih rendah gesekan dan menghasilkan pengausan yang besar. Kita dapat

membahas beragam tipe katrol untuk tali sabuk rata pada pembahasan berikutnya.

17.27. Katrol besi cetakan

(Gambar 17.23)

Katrol pada umumnya dibuat dari besi cetakan karena biaya lebih rendah.

Rim ditempatkan dalam suatu ruangan dengan rusuk tengah dari tombol pusat atau

lengan atau jeruji. Lengannya dapat lurus atau bengkok seperti terlihat pada gambar

17.23 dan penampang silang biasanya selip.

Ketika katrol cetakan kontak dalam cetakan, lengannya dalam tegangan

sebagian dan sangat mudah rusak, lengan bengkok dijaga dari kerusakan lengan-

lengannya biasanya meruncing dengan lebar max. dekat nabla.

Katrol besi cetakan umumnya dibuat dengan dikelilingi tepi. Konveksi diketahui

sebagai puncak. Puncak pemeliharaan untuk menjaga tali sabuk dipusat katrol saat

bergerak. Puncak dapat 9 mm untuk 300 mm lebar permukaan katrol. Katrol besi

cetakan dapat bertipe celah atau padat. Ketika ini membingkai sebuah katrol pada

porosnya yang siap membawa katrol atau memiliki pemuaian yang tidak habis-

habisnya. Ini lebih mudah menggunakan katrol celah. Disana ada ruang gerak antara

permukaaan dengan 2 (dua) pembagi poros yang dikencangkan dengan baut-baut.

(Gambar 17.24)

17.28. Katrol baja

Katrol baja dibuat dari baja press dan memiliki ketahanan yang baik dan

tahan lama. Katrol ini lebih ringan bebannya (berkurang sekitar 40-60%) dari pada

katrol besi cetakan yang berkapasitas sama dan dirancang untuk bergerak pada

kecepatan yang tinggi. Mereka menimbulkan koofisien gesek dengan tali sabuk kulit di

mana ini hampir sama yaitu untuk menambahnya yang disebabkan oleh katrol besi

cetakan.

Katrol baja pada umumnya dibuat dengan 2 (dua) bagian yang diikat dengan

baut secara bersama-sama. Aksi penjepitan untuk menahan katrol terhadap poros,

dengan tanpa katup yang disusun kecuali untuk penggunaan yang terlalu berat katrol

baja pada umumnya dilengkapai dengan cincin yang sifatnya dapat ditukar-tukar untuk

memberikan keleluasaan penggunaan poros yang berbeda ukuran. Berikut ini tabel yang

memperlihatkan jumlah jeruji.

Tabel 17.6

Diamter katrol (mm) Jumlah jeruji Diameter jeruji (mm)

280-500

560-710

800-1000

1120

1250

1400

1600

1800

6

8

10

12

14

16

18

18

19

19

22

22

22

22

22

22

Ukuran lain katrol baja adalah

panjang penjepit = 0,5 lebar permukaan.

Panjang penjepit sebaiknya tidak kurang dari 100 mm untuk jeruji yang

berdiameter 19 mm dan 138 mm untuk jeruji yang berdiameter 22mm.

Ketebalan tepinya = 5 mm untuk semua ukuran.

Jeruji baris tunggal digunakan untuk katrol yang memilliki lebar yang

sampai 30 cm dan jeruji baris ganda untuk katrol yang memiliki lebar dari 30 cm.

17.29. Katrol kayu

Katrol kayu lebih ringan dan memiliki koofisien gesek yang lebih tinggi..

Katrol jenis ini memiliki 2/3 rad beban katrol besi cetakan yang berukuran sama. Katrol

ini umumnya dibuat dari kayu pilihan yang diletakan dalam segmen-segmen dan

direkatkan bersama-sama di bawah tekanan yang tinggi.

Mereka dijaga dari penyerapan moisture dengan lapisan pelindung sirlak

atau pernis sehingga pelengkungan dapat dihindari. Katrol ini dapat dibuat dari besi

jepit cetakan yang padat atau bercelah. Dengan jumlah katup atau memiliki ring yang

disesuaikan dengan rotasi relative pencegahan antara katrol dengan poros dengan

susunan hambatan gesek. Katrol ini dibuat untuk poros penggerak dengan kontak busur

antara permukaan katrol dan tali sabuk yang dilintasi.

17.30. Katrol kertas

Katrol kertas dibuat dari serat kertas yang dipampatkan dan disusun dengan

sebuah logam di pusat. katrol ini biasanya digunakan untuk katrol transmisi dari motor

listrik ketika jarak poros pusat ke pusat kecil.

17.31. Katrol tetap dan lepas

Sebuah katrol tetap dan lepas seperti terlihat pda gambar 17.25, digunakan

pada poros yang tetap mungkin mesin akan berhenti atau bergerak. Katrol tetap

dipasang pada poros mesin saat katrol lepas bergerak bebas. Tali sabuk berputar

melewati katrol tetap untuk mentransmiskan daya oleh mesin dan bergesek ke katrol

lepas ketika mesin dirancang tidak untuk transmisi daya. Bagaimanapun juga

memberhentikan salah satu mesin tidak menimbulkan gangguan dengan mesin lainnya

saat berputar pada garis poros yang sama

Katrol lepas dipersiapkan dengan besi cetakan atau ring perunggu meriam

dengan sebuah ikatan pada salah satu ujungnya untuk mencegah gerakan aksial.

Tepi katrol tetap dibuat lebih luas dibandingkan katrol lepas sehingga tali

sabuk kemungkinan berputar lambat pada katrol lepas. Katrol lepas biasanya

mempunyai jepitan yang lebih besar untuk mengurangi pengausan gesekan serta

membutuhkan pelumas murni.

(Gambar 17.25)

17.32. Rancangan katrol besi cetakan

Berikut ini prosedur yang diadopsi dalam rancangan katrol besi cetakan

1. Dimensi Katrol

(i) Diameter katrol (D) dapat ditambah dari rasio kecepatan atau tegangan

sentrifugal. Kita mengetahui bahwa tegangan indeks sentrifugal dari tepi katrol

dimana p = masa jenis

v = kecepatan di tepi dalam

dimana D = diameter katrol

N = kecepatan katrol

Berikut adalah diameter katrol dalam mm untuk tali sabuk picak dan V.

Enam ukuran pertama digunakan hanya untuk tali sabuk V

(ii) Jika lebar tali sabuk diketahui maka lebar katrol atau permukaan katrol (B) di

ambil 25% lebih besar dibanding lebar tali sabuk

B = 1.25 b ;dimana b = lebar tali sabuk

Berdasarkan ISI lebar katrol ditetapkan sbb:

Tabel 17.7

Lebar tali sabuk (mm) Lebar katrol > lebar tali sabuk (mm)

Sampai 125

125-250

250-375

375-500

13

25

38

50

(iii) Ketebalan katrol bervariasi dari D/300+2 hingga D/200+3 untuk

tali sabuk tunggal dan D/200+6 untuk tali ganda, diameter katrol adalah dalam

mm

2. Dimensi lengan

(i) Jumlah lengan yang dapat dipakai sebanyak 4 untuk dimeter katrol dari 20 cm

- 60cm dan 6 untuk yang berdiameter dari 60 cm - 150 cm.

Catatan : Untuk katrol yan g berdiameter kurang dari 20cm katrol terbuat

dengn lengan yang padat , ketebalan rusuk yang sama

denganketebalan pada permukaan katrol pusat.

(ii) Lengan silang biasanya elips dengan sumbu mayor sama dengan

sumbu minor. Lengan silang ditambah dengan menganggap lengan sebagai

pegas bantu, tetap pada akhir nabla dan membawa muatan asam pekat pada

lengan akhir, panjang pegas bantu sama dengan jari-jari katrol. Dengan

mengasumsikan bahwa pada saat kapan saja, daya ditransmisikan dari nabla ke

lengan atau vice versia hanya melalui ½ dari total jumlah lengannya

T = transmisi momen putar

r2=jari-jari katrol

n= jumlah lengan

Muatan tangensial setiap lengan

Momen lengan max. pada lengan dinala akhir

Dan arah modulasi


Lengan silang ditambahkan

(Gambar 17.26)

(iii) lengan di tirus dari nabla ke rim, penirusan biasa 1/48-1/32

(iv) ketika lebar katrol melebihi katrol maka 2 baris lengan disediakan

seperti terlihat pada gambar 17.26

3. Dimensi nabla

(i) Diameter nabla dalam diameterporos dapat ditetapkan oleh persamaan berikut

Diameter nabla sebaiknya tidal lebih besar dari 2d

(ii) Panjang nabla

Panjang nabla min. adlah 2/3 B tetapi sebaiknya melebihi lebar katrol B

Contoh 17.11

Sebuah katrol tergantung dengan transmisi 45 h.p pada 240 rpm tali sabuk penggerak

adalahl vertical dan sudutnya 180 jarak pusat katrol dari bantalterdekat adalah 35 cm.

Tantukan

1. diameter katrol

2. lebar tali sabuk dimis. Ketebalannya 1 cm

3. diameter poros

4. ukuran katupnya untuk katrol pengaman pada poros

5. ukuran kelima lengannya

Arah lengannya dapat elips, sumbu mayor adalah 2 x sumbu minor

berikut ini tegangan yang di ambil dari tujuan rancangan:

Poros = tegangan dan kompresi -800 kg/cm 2

Katup = gaya pergeseran -500 kg/cm2

Tali sabuk = tegangan -25 kg/cm2

Tepi katrol = tegangan -45 kg/cm2

Lengan katrol = tegangan -150 kg/cm2

(A.M.I.E., Musim panas 1974)

Penyelesaian

Diketahui

transmisi daya kuda P = 45 hp.

kecepatan N = 240 rpm.

Sudut = 180

jarak katrol dari bantalan terdekat L = 35 cm.

koofisien gesek = 0.25

(i) Diameter katrol

D = diameter katrol

f1= gaya sentrifugal atau gaya tarik di tepi katrol = 45 kg/cm2


kita mengetahui bahwa

(ii) Lebar tali sabuk

b =lebar tali sabuk

t =tebal tali sabuk = 1 cm

f= gaya tarik untuk bahan tali sabuk = 25 kg/cm2

T1=tegangam pada sisi kuat tali sabuk

T2 = tegangan pda sisi yang kendur ditali sabuk

Kita mengetahui bahwa transmisi daya kuda

Juga

Atau gantikan nilaiT1 kedalam persamaan(i) kita memiliki

Dan

Kita mengetahui bahwa tegangan max. ditali sabuk pda sisi yang kuatnya

(iii) Diameter poros

d=diameter poros

f1 =gaya geser pada poros

Kita mengetahui bahwa transmisi momen putar oleh poros

Momen lengkung pada poros dalam tegangan tali sabuk……..

Kita mengetahuibahwa ekuivalen kedua momen adalah…….

Sekarang gunakan persamaan…….

(iv) Dimensi katup

Standar dimensi katup untuk poros yang berdiameter adala

lebar katup = 18 mm

Tebal katup = 11 mm

L =panjang katup

Pergeseran pada katup, kita peroleh

Panjang katup sebaiknya hampir sama dengan panjang nabla yang 2 d

(v) Ukuran lengan

n=jumlah lengan

fb=gaya tarik pada lengan = 150 kg/cm2

b= sumbu minor

a=sumbu mayor=2b

Kita mengetahui bahwa momen lengkung max. setiap lengannya di nabla akhir

Arah modulasi

Pergunakan persamaan……..

Contoh 17.12

Sebuah katrol berdiameter 90 cm berputar pada 200rpm untuk mentransmisikan 10 h.p.

tentukanlah lebar tali sabuk (kulit) jika tegangnya max. tidak melebihi 14,5 kg/cm,

tegangan pda sisi yan gkuat adalah 2 x dari sisi yang kendur .tentukanlah diameter

poros dan ukuran katrol .asumsikan ada 5 lengantegangan geser max. ridak melebihi

630 kg/cm2.

(Indore University, 1975)

Penyelesaian

Diketahui

Diameter katrol D = 90 cm

Kecepatan N= 200 rpm

Kecepatan katrol

Transmisi daya kuda = 10 hp.

Tagangan max = 14.3 kg/cm width

Rasio tegangan pada sis kuat dan sisi kendur

Jumlah lengan, n = 6

Tegangan geser max = 630 kg/cm2

Kita mengetahui bahwa transmisi daya ku

Atau

dan

Lebar tali sabuk

Sejak tegangan max. adalah 14.3 kg/cm2 maka lebar tali sabuk

Diameter poros d=diameter poros

Kita mengetahui transmisi momen putar pada poros


Atau.

Dimensi bagian-bagian katrol

1. Lebar dan tebal katrol

Lebar tali sabuk 11.2 cm = 112 mm maka lebar katrol

Dan lebar tepi katrol

2. Dimensi lengan

Asumsikan lengan silangnya adalah elips dengan sumbu mayor adalah 2x dari sumbu

minor, b=sumbu minor, a=sumbu mayor

Dan arah modulasi

Misalkan tegangan tarik untuk lengan besi cetakan adalah

Kita peroleh

Dan

Dimensi untuk nabla

Diameter nabla = 2d = 2 x 3.5 = 7 cm

Panjang nabla =

Panjang nabla sebaiknya tidak kurang dari 2/3 B, maka panjang nabla

talisabuk, talikerekan, & katrol

Documents