View
215
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mesin Roll
Mesin roll dapat didefinisikan suatu alat yang digunakan untuk merubah
bentuk maupun penampang suatu benda kerja dengan cara mereduksi. Pada
umumnya jenis pengrollan dapat dibagi menjadi tiga klompok, yaitu :
(Nafsan U, 2012)
Gambar 2.1 Alat penerol plat
2.1.1 Flat Rolling (Pengerollan datar)
Proses pengerolan plat lembaran (strip) dengan tebal awal sebelum
masuk ke celah roll (roll gap) akan dikurangi tebalnya dengan sepasang
roll yang ber-putar pada poros dengan tenaga putar dari motor listrik.
(Nafsan, 2012)
8
Gambar 2.2 Flat Rolling
(John Wiley & Sons, Inc. M P Groover 2002)
2.1.2 Rolling Milling (Pengerollan bentuk)
Disain, konstruksi dan operasi dari rolling mills membutuhkan
investasi yang besar. Terutama untuk mesin yang mempunyai
kemampuan tinggi dalam hal toleransi, kualitas plat dan lembaran pada
produksi yang besar. (Nafsan, 2012)
Gambar 2.3 Mesin Rol Milling. (Sukanto & Erwanto, 2014)
9
2.1.3 Ring Rolling
Proses deformasi di mana cincin berdinding tebal dari diameter yang
lebih kecil digulung menjadi cincin berdinding tipis dari diameter yang
lebih besar. Keuntungan menggunakan Ring Rolling adalah
penghematan material, dan penguatan melalui pengerjaan dingin.
Beberapa komponen yang dibuat menggunakan proses ring rolling bola
dan bantalan rol ras , ban baja untuk roda kereta api , dan cincin untuk
pipa, dan mesin berputar. (John Wiley & Sons, Inc. M P Groover 2002)
Gambar 2.4 Ring Rolling
(John Wiley & Sons, Inc. M P Groover 2002)
2.2 Perencanan Roll
Perencanaan Rol Langkah awal untuk membuat panel plat beralur adalah
merencanakan desain mesin dan kemudian membuatnya. Beberapa pilihan
dapat dianalisa dan kemudian diambil desain yang paling memungkinkan
untuk direalisasikan menjadi mesin pembentuk alur. Membentuk alur ini dapat
10
dilakukan dengan metode banding, dengan metode dipress dan juga dengan
metode diroll (Riyani,2014). Rol untuk membentuk profil plat gelombang
yang direncanakan adalah berukuran lebar 900 mm dengan diameter 100 cm
seperti tampak pada gambar 2.5 berikut.
Gambar 2.5 Dimensi rol
2.3 Perencanaan Motor Penggerak dan Transmisi
Putaran Sumber penggerak yang digunakan oleh mesin rol pencetak profil
plat gelombang dengan ketebalan plat 1,2 mm ini ini adalah motor listrik 1
HP dengan kecepatan putar as 1400 rpm. Motor listrik mentransmisikan
putaran ke poros mesin melalui gearbox. Fungsi utama dari gearbox adalah
sebagai pereduksi putaran input dari motor listrik menjadi putaran yang
diinginkan. Sesuai dengan perbandingan reducer yang digunakan pada
mesin rol pencetak profil plat gelombang dengan ketebalan plat 1,2 mm ini,
menggunakan gearbox 1:60, artinya input gearbox dari putaran motor 1400
rpm maka poros output gearbox menjadi 23 rpm. Adapun bagian dari
gearbox adalah roda gigi cacing berpasangan dengan roda gigi miring yang
akan membentuk sudut 90. Seperti tampak pada gambar 2.6 berikut.
11
Gambar 2.6 Gearbox
2.4 Perhitugan Daya
Untuk menghitung daya motor terlebih dahulu mendefinisikan daya yaitu :
Daya motor dihitung dengan :
atau
(R.S.Khurmi,Machine Design,hal:12)
Dimana : P = Daya yang diperlukan (Watt)
T = Torsi (N.m)
= Kecepatan sudut (rad/s)
n = Putaran motor (rpm)
Maka daya rencana :
(Sularso,Elemen Mesin, hal:7)
Dimana : Pd = Daya rencana (Watt)
P = Daya yang diperlukan (Watt)
= Faktor koreksi
12
2.5 Perencanaan Kopling
Kopling adalah alat yang digunakan untuk menghubungkan dua poros
pada kedua unjungnya dengan tujuan untuk mentransmisikan daya mekanis.
Kopling biasanya tidak mengizinkan pemisahan antara dua poros ketika
beroperasi, namun saat ini ada kopling yang memiliki torsi yang dibatasi
sehingga dapat slip atau terputus ketika batas torsi dilewati. Tujuan utama
dari kopling adalah menyatukan dua bagian yang dapat berputar. Dengan
pemilihan, pemasangan, dan perawatan yang teliti, performa kopling bisa
maksimal, kehilangan daya bisa minimum, dan biaya perawatan bisa
diperkecil. Manfaat kopling dalam permesinan:
Untuk menghubungkan dua unit poros yang dibuat secara terpisah.
Kopling mampu memisahkan dan menyambung dua poros untuk
kebutuhan perbaikan dan penggantian komponen.
Untuk mendapatkan fleksibilitas mekani, terutama pada dua poros yang
tidak berada pada satu aksis.
Untuk mengurangi shock load dari satu poros ke poros yang lain
Untuk menghindari beban kerja berlebih.
Untuk mengurangi karakteristik getaran dari dua poros yang berputar.
Pada kontruksi alat ini memakai kopling bertipe kopling flens kaku.
Keuntungan dari tipe kopling ini adalah tidak mudah slip, timbulnya panas
sangat kecil karena tidak terdapat bagian yang bergesekan, kemampuannya
besar dengan biaya kecil.
13
Gambar 2.7 Kopling flens kaku
Untuk menghitung tegangan geser yang terjadi pada kopling tipe ini dapat
menggunakan rumus :
Dimana : = tegangan geser flens (kg/
= tegangan geser izin flens (kg/
T = momen rencana (kg/
n = jumlah baut
= kekuatan tarik bahan flens (kg/
= faktor keamanan
= faktor koreksi
14
2.6 Poros
Gambar 2.8 Pembebanan putar pada sebuah poros yang berputar
(Khurmi R.S., 1982)
Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin.
Hampir semua mesin meneruskan tenaga besama-sama dengan putaran.
Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros (Sularso,
1989:1). Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan poros antara
lain:
1. Kekuatan poros, suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir
atau bending ataupun kombinisi antara keduanya. Kelelahan
tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros
diperkecil atau bila poros memiliki alur pasak.
2. Kekakuan poros, meskipun poros memiliki kekuatan yang cukup
tetapi jika lenturan atau defleksi puntirannya terlalu besar akan
mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan suara. Oleh karena itu
selain kekuatan, kekakuan poros harus diperhatikan dan disesuaikan
dengan macam mesin yang akan dilayani poros tersebut.
15
3. Putaran kritis, adalah bila putaran suatu mesin dinaikan maka pada
putaran tertentu akan terjadi getaran yang besar. Sebaiknya
direncanakan putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritis.
4. Korosi, bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk poros propeller
dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif.
5. Bahan poros, poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja
yang ditarik dingin dan difiris. Poros yang dipakai untuk putaran
tinggi dan beban berat umumnya terbuat dari baja paduan dengan
pengerasan kulit yang tahan terhadap keausan.
2.6.1 Macam-macam Poros
Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut
pembebanannya sebagai berikut :
1. Poros Transmisi
Poros macam ini mendapat beban puntir murni atau lentur.
Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling roda gigi,
puli sabuk atau sproket, rantai dan lain-lain.
2. Poros 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. Poros Gandar
Poros seperti yang dipasang diantara roda-roda kereta barang,
16
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.
2.6.2 Bahan Poros
Poros untuk umunya biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik
dingin dan difinis, baja karbon konstruksi (disebut bahan S-C) yang
dihasilkan dari ingot yang di- “ kill ” ( baja yang dideoksidasikan
dengan ferosilikon dan dicor ; kadar karbon terjamin) (JIS G3123).
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 didalam
terasnya. Tetapi penarikan dingin membuat permukaan poros menjadi
keras dan kekuatannya bertambah besar. Untuk mengetahui jenis baja
karbon yang sering dipakai untuk poros dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1. JIS G3123 Batang baja karbon difinis dingin (sering
dipakai untuk poros)
Sumber: (Sularso,Elemen Mesin, hal:330)
17
Tabel 2.2. Baja karbon JIS G 4051
Sumber: (Sularso, Elemen Mesin, hal: 330)
Poros berfungsi untuk memutar rol pembentuk profil plat gelombang.
Untuk itu poros harus direncanakan mampu untuk menahan beban-beban
yang dialami oleh poros tersebut. Diameter poros juga diperhitungkan
terhadap beban-beban yang akan dialami poros. Maka perencanaan
diameter poros dapat dihitung dengan menggunakan persamaan-
persamaan berikut :
Supaya konstruksi aman maka (
)
[
]
[
]
Dimana : = Diameter poros (mm)
T = Torsi (kg.mm)
18
= Tegangan izin (kg/
Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak (kW), maka
berbagai faktor keamanan bisa diambil, sehingga koreksi pertama bisa
diambil kecil. Jika faktor koreksi adalah , maka daya perencana adalah
Dimana : = Daya perencana (kW)
Harga dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 2.3. Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan
Daya yang Akan Ditransmisikan fc
Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 - 2,0
Daya maksimum yang diperlukan 0,8 - 1,2
Daya normal 1,0 - 1,5
Sumber: (Sularso,Elemen Mesin, hal:7)
Untuk menghitung Torsi T (kg.mm) dapat dihitung dari daya perencana (kW)
sebagai berikut
Dimana : T = Momen Puntir rencana (kg.mm)
Pd = Daya rencana (watt)
= Putaran motor (rpm)
19
Tegangan geser yang diizinkan :
Dimana : = Tegangan geser izin (
= Kekuatan tarik (
= Faktor keamanan untuk baja karbon, yaitu 6,0
= Faktor keamanan untuk baja karbon dengan alur pasak
dengan harga 1,3-3,0
Dari persamaan diatas diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros :
[
]
Dimana : = Diameter poros (mm)
= Faktor koreksi untuk momen puntir
= 1,0 (jika beban halus)
= 1,0 – 1,5 (jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan)
= 1,5 – 3,0 (jika beban dikenakan dengan kejutan)
= Faktor lenturan
= 1,2 – 2,3 (jika tidak ada beban lentur maka Cb= 1)
T = Momen puntir
2.7 Pasak
Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam merancang sebuah pasak.
a. Tegangan geser pasak yang diizinkan :
=
(Sularso, 2014)
20
Dimana : = Panjang pasak (mm)
= Kekuatan tarik (
= Faktor keamanan pasak untuk bahan S-C yaitu 6
=Faktor keamanan pasak untuk pembebanan
perlahan-lahan yaitu 3
b. Gaya Tangensial pasak
(Sularso, 2014)
Dimana : T = momen rencana (kg.mm)
= diamter poros (mm)
c. Panjang pasak
≥
(Sularso, 2014)
Dimana : = pangjang pasak (mm)
F = gaya tangensial permukaan poros (kg)
b = lebar pasak (mm) l
= Tegangan geser pasak
2.8 Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga
putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman
dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros
serta elemen mesin lainnya berkerja dengan baik. Jika bantalan tidak
21
berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tak
dapat berkerja secara semestinya. Jadi, bantalan dalam permesinan dapat
disamakan peranan pondasi pada gedung.
Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding yang
sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur. Elemen gelinding seperti
bola atau rol, dipasang diantara cincin luar dan cincin dalam. Dengan
memutar salah satu cincin tersebut, bola atau rol akan membuat gerakan
gelinding sehingga gesekan si antaranya akan jauh lebih kecil. Untuk bola
atau rol, ketelitian tinggi dalam bentuk dan ukuran merupakan keharusan.
Karena luas bidang kontak antara bola atau rol dengan cincin sangat kecil
maka besarnya beban persatuan luas atau tekanannya menjadi sangat tinggi.
Dengan demikian bahan yang dipakai harus mempunyai ketahanan dan
kekerasan yang tinggi (Sularso, 1989:103 dan 129).
Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam merancang sebuah bantalan.
a. Beban Ekivalen
= XV (Sularso, 2014)
Dimana
X,V = faktor rotasi bantalan
= beban ekivalen bantalan (kg)
(kg)
(kg)
22
b. Menghitung faktor keamanan :
fn = (
)
(Sularso, 2014)
Dimana: fn = faktor keamanan bantalan
= putaran poros (rpm)
c. Menghitung faktor umur :
fh = fn .
(Sularso, 2014)
Dimana: fh = faktor umur bantalan
= kapasitas nominal dinamis = 400kg
= beban (kg)
d. Menghitung umur nominal bantalan :
Ln = 500 fh3
(Sularso, 2014)
Dimana: Ln = faktor umur nominal bantalan
fh = faktor umur bantalan
2.9 Roda Gigi
Jika dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang saling
bersinggungan pada kelilingnya salah satu diputar maka yang lain akan ikut
berputar pula. Alat yang menggunakan cara kerja semacam ini untuk
mentransmisikan daya disebut roda gesek. Cara ini cukup baik untuk
meneruskan daya kecil dengan putaran yang tidak perlu tepat
23
(Sularso,2014:211). Berikut adalah perhitungan yang digunakan dalam
perencanaan menentukan pemilihan roda gigi, yaitu:
a. Menghitung jumlah gigi
Dimana : = diameter roda gigi satu (mm)
= diameter roda gigi dua (mm)
= jumlah gigi penggerak
= jumlah gigi yang digerakan
b. Konstruksi gigi supaya aman maka
Dimana : = tegangan lentur izin (
)
M = modul
Fv = faktor dinamis
Recommended